EP0918921B1 - Tunnelling process and device - Google Patents
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- EP0918921B1 EP0918921B1 EP97918982A EP97918982A EP0918921B1 EP 0918921 B1 EP0918921 B1 EP 0918921B1 EP 97918982 A EP97918982 A EP 97918982A EP 97918982 A EP97918982 A EP 97918982A EP 0918921 B1 EP0918921 B1 EP 0918921B1
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- tunnel
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- slot
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Links
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Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
- E21D9/1053—Making by using boring or cutting machines for making a slit along the perimeter of the tunnel profile, the remaining core being removed subsequently, e.g. by blasting
Definitions
- the invention relates to a method and an apparatus in Tunnel construction according to the preambles of the independent claims.
- a method and such a device are known from EP 0 557 805 A1. They are used when a tunnel is in a mountain to be driven, the soil parameters of which are limited Let life expect.
- the word "tunnel” is included generally understood. It relates to advancements Tubes of any kind, for example more or less horizontal running road tunnels or canals, but also caverns and Cavities.
- the mechanical tunneling with shield construction has the following disadvantages:
- the tunnel machine is a one-off production for the respective Tunnel geometry and geology, it is often only for one Order can be used and therefore causes high costs. Because of high installation costs is the shield machine for construction short tunnel not economical. It can only Circular cross sections are opened. The minimal one Tunnel cross-section for a given clearance profile is only in Exceptional circular, so that additional costs due to More outbreaks occur. Changed tunnel cross sections in Longitudinal tunnel direction (e.g. for parking bays in road construction or Railway stations in subway construction) cannot with the machine be brought up.
- the machine without shield construction has the following disadvantage: Since the securing is only released after a time delay from the driving, it is difficult to react to changing mountain conditions. If safety work has to be carried out in the machine area, the advance is hindered. There is also a risk of the machine being spilled.
- a tunnel digging device is known from EP-A-0557805. It digs a slot in the circumferential direction of the tunnel is filled with concrete. There are individual truncated cones closed rings that eventually formed are nested.
- a tunnel construction method is known from DE 16 58 769. This is done using a broach from the mountains an annular gap on the boundary line of the cut-out profile excavated and preferably immediately after excavation fast-curing concrete backfilled, what within the Concrete rings the core excavation and the control takes place.
- the boundary surface of the individual nested ring columns can have the shape of truncated cone surfaces.
- the object of the invention is a method and an apparatus in tunneling specify which is the faster, less expensive and safer driving a tunnel into the mountain allow.
- Fig. 1A is the schematic and not to scale tunnel 10 to be driven vertically parallel to the longitudinal axis, in Fig. 1B cut several times perpendicular to the longitudinal axis shown.
- the tunnel 10 is driven into the mountains 11, 12.
- At 11 is the mountains surrounding the tunnel, at 12 that material to be removed soon.
- Reference number 13 denotes an artificial support layer made of a stable one Material like concrete.
- the device according to the invention (Slot machine), 15 is one of the Slot machine 14 created slot, 16 the working face, 17 the Securing the tunnel.
- steps (1) to (4) that is Procedures in tunnel construction described. With him it becomes a Slit 15 made in advance. This slot is with a load-bearing material such as concrete. Under protection the resulting support layer 13 becomes the tunnel 10 advanced. If you only pay attention to that Methods of building the support layer 13 would only be the steps (1) and (2) to consider, where appropriate, repeated would be executed. If you only consider the procedure for Production of the slot 15 is only the possibly repeated Execution of step (1) relevant.
- Tunnels are used in which the rock through which through which the tunnel is driven is such that on on one side a possibly face is exposed, on the other hand, the strength is not so great that the tunnel can only be opened by blasting.
- the procedure is for changing geometries and geologies applicable.
- the workers work in the protection of the leading ones Fuse.
- the health burden on workers conventional processes are reduced.
- the procedure enables propulsion with smaller deformations and thus less damage to the surface of the site. If the Support layer was designed so that it for the Load capacity of the tunnel tube can be taken into account inner fuse to be subsequently installed (17 in FIG. 1A) be interpreted weakly or disappear entirely, resulting in a leads to significant cost advantages.
- In the course of the tunneling can different tunnel cross-sectional shapes and / or areas getting produced. It only has to be the one Support layer producing device 14 accordingly can be controlled.
- FIGS. 1 and 2 show embodiments in which the slot 15 extends only over part of the tunnel circumference. This can be useful if due to local geological Faults only parts of the tunnel need to be secured.
- the slot 15 is then made so that the support layer 13 after breaking off the underlying rock viable support finds. According to the slot however, all the way round, this is shown schematically in FIG. 3 shown. This possibility can e.g. be chosen if the tunnel is to be excavated in a rock which in conventional methods of a radial circumferential fuse requirement.
- a closed all-round support layer is then created 13, hereinafter called the support ring, which is not a singular one Support needed, but lies flat.
- the slot 15 for receiving the support layer 13 is leading manufactured and follows the planned tunnel contour. According to the invention it follows a helix or rings.
- the The pitch of the helix corresponds to the machining width the slot machine.
- the slot or the support layer can be inclined on the tunnel contour so that it is at the top in the tunnel advance direction are further forward than below (Fig. 4B). This Then the inclination to the vertical also experiences emerging face so that it is less at risk of collapse is.
- the angle of inclination is dependent on rock parameters selected.
- the helix can be especially in the case of the inclined Face 16 optimized from different points of view be, especially from the point of view of Machine construction and stability of the face 16.
- the machine In the simplest case for the machine, it is designed so that the change in the curvature of the helix inside of a circulation due to the soil conditions (Rock parameters) predetermined face slope minimized becomes. This will meet the mobility requirements Machine lower.
- the vertices of the movement do not have to be on the roof and the bottom of the tunnel.
- a closed ring is in contrast to a helix also possible (Fig. 4C).
- slot width (tee width) during of a revolution can be curved in the course of the tunnel become. To do this, either the machine's tee width enlarged, reduced or with a constant tee width The machine becomes part of the one manufactured in the previous round Support layer removed again by the machine.
- the outbreak can be done with the slit manufacturing machine 14 and run by yourself or a separate device. By the outbreak the material, energy and signal transport takes place.
- the first retraction of the slot Device 14 in the rock can be conventional manufactured face 16 for example simply from the Loading area of a transport device, e.g. B. a truck if the machine is only there finds an abutment. She works from there into that Rock into it, then works towards the tunnel circumference and starts its regular work there.
- a transport device e.g. B. a truck if the machine is only there finds an abutment. She works from there into that Rock into it, then works towards the tunnel circumference and starts its regular work there.
- the slot 15 is preferably filled with concrete immediately after the slot was dug. It can Concrete either from the face or from the back of the the slot making machine into the free slot be promoted. Fast curing concrete can be used it sets within seconds.
- the concrete placed in the slot binds within a few Seconds and is additionally supported by a moving formwork held so that it did not break through the tunnel flows.
- the tunnel 10 can then are continuously advanced, for example in the way that the working face 16 each in its front of the slot manufacturing machine 14 located sector is mined.
- the face can be used with conventional excavators or with a partial cutting machine.
- the dismantling runs with it the production of the support layer or the support ring synchronously, however timed so that the breakdown of the face in Protection of the support body expires. This may be necessary be divided into several parts and to move the excavator spatially. Perhaps required overlaps for the supply facility of the Slitting machine can be made with the dismantling of the working face become.
- the face can be dismantled in the tunneling direction up to shortly before or exactly at the front edge of the manufactured Support layer take place (Fig. 5A). But it can also, for example depending on the rock, are driven a little further (Fig. 5B), however, no more than 40% of the working width of the slot manufacturing device 14. Then it is not necessary to the slot making machine 14 via an outbreak supply. Rather, their end on the face is then visible and more or less freely accessible.
- a device is described below, which for Execution of individual of the above-mentioned process steps can be used. It can be used as a single device or as several, more or less independently working Devices be trained. Referring to Fig. 6, one first embodiment described.
- the device has various components: On its The material-removing tool 61 is located on the end face, behind it is a device 62 with which the removed material is conveyed from the slot. Moreover it has a locomotion device 68, 71, possibly one Concreting device 64 and a control unit 65.
- the material-removing tool 61 is preferably controllable movably connected to the machine 14 so that it is used in all Generation of the slot 15 necessary directions pivoted or can be moved. Possibly. can the device be a Sealing device 66 having the area of Slot generation from the area of the locomotive and the slot filling separates.
- the tool can be designed so that it is able to to produce a slot 15, which over the entire Slot width, or part of it, is thicker than that too creating support layer 13 previous circulation manufactured support layer An overlap creates an access 81 from the slot to the room in front of the Working face. This access is used to supply the machine with media, the removal of the removed material and the Articulation by the arm 72 allows.
- a suitable choice of tool for example one Snail, can be generated by means of the overcut Access 81 the removed material directly into the room in front of the Face are promoted.
- the overlap in the middle of the abrasive tools he produces one Deepening towards the inside of the tunnel through which Supply lines can be routed.
- the access can also be made by means of an arm 72 attached tool can be generated.
- the feed force for the tool 61 is via the Transfer linkage 67 to the tool.
- the reaction force must be from the unit, which is also the locomotion of the machine allows to be taken over.
- a preferred embodiment is the absorption of the reaction force and the movement of the Machine as a whole by means of an arm 72 (Fig. 7) which of a carrier 73 standing in front of the working face goes out and is moved.
- the supply lines can also be connected via this arm 72 from and to the machine in the slot.
- An articulation of the tool unit 14 on the arm 72 enables one Movement in all directions, regardless of the movement of the carrier device 73.
- the device can be integrated or separately provided Concreting device for filling the trenched slot 13 exhibit with concrete.
- the concreting device 64 exists among other things from a concreting screed 69, which the device separates from the slot already filled with concrete.
- a formwork 70 are dragged. This is in Fig. 6 shown schematically.
- a nozzle is preferably used to pour the concrete provided up to which the components of the concrete dry be promoted. At the nozzle, water and possibly Additives added.
- the concreting device can also have a separately provided conventional facility.
- a preferred embodiment of the material-removing Tools 61 is a milling device. It can consist of several Units exist. The units that flank the Point machine, mill both on the front side and on the circumference. The router pointing towards the already made support ring secures by profiling it a good bond between the fresh concrete and the set. The one in the tunneling direction pointing milling head is in this direction displaceable. This is a widening of the slot possible. By varying the slot width over the course of a Circumnavigation is cornering or ascending or descending the Tunnels possible. At least one other milling cutter that is only on The circumferential milling can also be moved in the longitudinal direction of the tunnel and ensures that together with the other two Material removal across the entire required slot width.
- Another preferred embodiment of the material-removing Tools are two counter-rotating cutters, their axes of rotation are approximately radial to the tunnel axis. They offer the advantage that they have minimal reaction forces across Generate machine longitudinal direction and with a suitable direction of rotation can also serve as a conveyor unit.
- Another preferred embodiment is a snail. This is also able not only to remove but also also promote. In connection with a screw geometry, the one on the side facing the existing tunnel Generated overcut, the removed material can be directly in front the face is encouraged.
- the material-removing tool 61 is a suitable (not shown) drive, for example a hydraulic, Electric motor in the immediate vicinity of the tool, driven.
- the material-removing tool produces across its width a continuous processing front.
- the tool width generally extends roughly parallel to the tunneling direction. Management and suspension of the Tools do not protrude from this processing front on any side.
- the supply lines 67 are therefore in laterally areas, but from the bottom (in Flange facing the inside of the tunnel).
- the material discharge can be with or without a transport medium respectively. Air and water are preferred transport media. Possible mechanical conveyors are e.g. Brushing or Snails.
- the Opposing force generated by the machine body 14 itself which over supports suitable devices 68 in the surrounding soil.
- the The device according to the invention then works mechanically decoupled from devices in front of the working face. Only the feed and Derivatives are still necessary.
- the support can be over Hydraulic presses or struts (anchors) take place. Through the Using several links for support can help propulsion the machine from the feed on the tool.
- the main body of the device is the tool 61 to the front pushed.
- This feed can be hydraulic, pneumatic or motorized devices.
- the machine is preferably supported so that it Face 16 not burdened in a way that the Stability of the working face endangered. It can turn sideways against the already produced support layer 13 and the mountain 11 support or up and down against the mountains brace or back against the concrete support or in a combination of the above Possibilities.
- the machine is divided into several segments. These segments are allowed at a height of the machine of approx. 200 mm in a 250 mm thick slot in a tunnel with approx. 6000 mm diameter up to about 1000 mm long.
- the processing width of the The machine is approx. 1 m - 2 m.
- the feed segment consists of at least two links are interconnected with lifting devices 71. By alternate tensioning and loosening of the individual links the machine moves forward like a worm.
- the lifting devices 71 can, for example, four hydraulic cylinders his. By extending the single cylinder, the links of the feed segment be tilted against each other. This means getting around in any spatial direction, especially along the circumference of the tunnel, possible.
- the shaft runs parallel to the helix of the slot and is towards the tunnel axis added.
- the supply lines can be found in this shaft be performed. To a certain extent, that makes it possible Decouple the manufacture of the leading fuse from Dismantling the face.
- the machine can prevent material from entering, especially in the Area of the locomotion device 68, 71, are secured. This is done, for example, with the help of a cover, the Shape and length can be changed so that they are the Length change or twisting of the machine in the construction process adapts, for example by folding or in the form of a Sheets that are adjusted by a rolling mechanism.
- a heavy crawler excavator basic device can be used as the carrier device 73 be used. If the device because of the large weight can not stand on the young sole concrete, the sole is after creating the slit again and again with excavated material filled.
- the device can be modified so that both Removal tool and, depending on the process, the wiring harness or the arm 72 for the slot machine 14 can be attached can.
- the removal tool (75) alternatively on both sides of the arm (42) to the slitting machine can be connected.
- a shotcrete device can be placed on the carrier device 73 be provided with the help of a Water ingress or failure of the face one quick backup can be applied.
- a follower 81 can be provided as the carrier unit that is supported on the circumference of the existing tunnel.
- the arm 72 which guides the machine and possibly pushes, attached.
- the arm can extend all over Move scope.
- the back-up consists of one in the feed direction movable steel frame 82, which is the respective Adapts tunnel cross-section. This is done with steel profiles different radii, which are extended with lifting devices become.
- a platform 83, its position, is provided in the trailer can be changed in all directions in the tunnel. On you can have excavators or partial cutters that work with With the help of this lifting device all areas, even large ones Reach tunnel cross sections.
- the trailer can do the job of resistance to expansion take over as long as the supporting material (e.g. concrete) in the Support layer 13 has set but not yet its full Has achieved sustainability.
- the supporting material e.g. concrete
- the locomotive of the slitting machine 14 takes place when it is works independently of a carrier, either remote controlled or fully automatic.
- the remote control can For example, by a worker who is in front of the Standing face observes the progress of work and accordingly via a wired or wireless Remote control the slot machine 14 moves. at fully automatic locomotion must be a suitable one Navigation system can be provided, based on which the Slot machine 14 can orient in space.
- a technical Tools for measurement and control technology come among others Gyro devices, laser devices, optical components for use of laser light or inclinometer in question
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung im Tunnelbau gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche. Ein solchen Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus der EP 0 557 805 A1 bekannt. Sie kommen dann zum Einsatz, wenn ein Tunnel in einen Berg vorgetrieben werden soll, dessen Bodenparameter eine begrenzte Standzeit erwarten lassen. Das Wort "Tunnel" ist dabei allgemein zu verstehen. Es bezieht sich auf vorzutreibende Röhren jedweder Art, beispielsweise mehr oder minder horizontal verlaufende Straßentunnel oder Kanäle, aber auch Kavernen und Hohlräume.The invention relates to a method and an apparatus in Tunnel construction according to the preambles of the independent claims. Such a method and such a device are known from EP 0 557 805 A1. They are used when a tunnel is in a mountain to be driven, the soil parameters of which are limited Let life expect. The word "tunnel" is included generally understood. It relates to advancements Tubes of any kind, for example more or less horizontal running road tunnels or canals, but also caverns and Cavities.
Um in der o.g. Situation Tunnel bauen zu können, muß verhindert werden, daß ein eben erstellter Abschlag vor dem Einbringen einer Sicherung versagt oder lose Gesteinsbrocken von der Tunnelwandung in den Tunnel fallen. Hierzu bekannte Verfahren sind die Spritzbetonbauweise und der maschinelle Tunnelvortrieb mit und ohne Schildkonstruktion.To in the above The situation of being able to build tunnels must be prevented be that a discount just created before bringing in a fuse fails or loose rocks from the Fall into the tunnel wall. Known methods for this are the shotcrete construction and the mechanical tunneling with and without shield construction.
Bei der Spritzbetonbauweise erfolgt der Vortrieb mit Baggern oder Teilschnittmaschinen. Verformungen der Tunnelröhre unmittelbar nach dem Auffahren eines Abschlags werden zugelassen, so daß Formänderungswiderstände in Form eines Tragrings geweckt werden. Dieser Tragring umgibt den Hohlraum und verhindert ein weiteres Wandern des Gebirges in den Hohlraum hinein. Die Verformung darf jedoch nicht so groß werden, daß es zu einer Auflockerung durch eine Überbeanspruchung kommt. Eine dünne Spritzbetonsicherung begrenzt die Verformung, indem diese mit zunehmender Verformung wie eine Feder der Verformung einen größer werdenden Widerstand entgegensetzt. Der hauptsächliche Anwendungsbereich der Spritzbetonbauweise ist das Festgestein. Dies kann gering geklüftet aber auch stark geklüftet und entfestigt sein. Kohäsiv und rolliges Lockergestein sind mögliche Anwendungsbereiche. In shotcrete construction, excavation is carried out or partial cutting machines. Deformation of the tunnel tube immediately after opening a tee approved, so that resistance to deformation in the form of a Tragring be woken up. This support ring surrounds the cavity and prevents further hiking in the mountains Cavity into it. However, the deformation must not be so great be that there is a loosening by a Overuse comes. A thin shotcrete fuse limits the deformation by increasing it with deformation like a spring of deformation an increasing resistance opposes. The main scope of the Shotcrete construction is the hard rock. This can be minor can be cracked but also heavily cracked and softened. Cohesive and rolling loose rock are possible Applications.
Beim maschinellen Tunnelvortrieb mit Schildkonstruktion arbeitet das Abbausystem mit mechanischen Werkzeugen. Dabei können die Werkzeuge in Form einer Vollschnittmaschine mit Schneidrad oder Schürfscheibe die gesamte Ausbruchsfläche gleichzeitig bearbeiten. Bei der Anwendung als Teilschnittmaschine wird die Ortsbrust in mehreren Angriffen abgetragen. Die Schildkonstruktion ist eine mit der Tunnelmaschine wandernde Sicherung unter deren Schutz die Gebirgssicherung eingebaut wird. Tunnelmaschinen mit Schildkonstruktion und Schneidrad werden im Lockergestein mit standfester Ortsbrust angewendet, während die Maschinen mit Schürfscheibe bei nicht standfester Ortsbrust zum Einsatz kommen. Die Teilschnittmaschine wird bei standfester Ortsbrust angewendet.With mechanical tunneling with shield construction the mining system works with mechanical tools. there can use the tools in the form of a full cut machine Cutting wheel or scraper the entire excavation area edit at the same time. When using as Partial cutting machine is the face in several attacks ablated. The shield construction is one with the Tunnel machine moving protection under their protection Mountain protection is installed. Tunnel machines with Shield construction and cutting wheel are included in the loose rock stable face applied while the machines with Scraper disc used when the face is not stable come. The partial cutting machine is used when the face is stable applied.
Der Abbau der Ortsbrust beim maschinellen Tunnelvortrieb ohne Schildkonstruktion erfolgt wie beim maschinellen Tunnelvortrieb mit Schildkonstruktion. Während des Einsatzes wird die Maschine am umgebenden Gebirge verspannt. Die Sicherungsarbeiten erfolgen vom Vortrieb getrennt zu einem späteren Zeitpunkt. Einsatzbereich dieser Maschine ist das Festgestein.The excavation of the face in mechanical tunneling without Shield construction takes place as with mechanical tunneling with shield construction. The machine is in use braced on the surrounding mountains. The backup work take place separately from the advance at a later point in time. This machine is used in hard rock.
Die Spritzbetonbauweise hat folgende Nachteil:The shotcrete construction has the following disadvantage:
Nach dem Auffahren eines Abschlags befinden sich die Arbeiter im ungesicherten Bereich und werden besonders gefährdet. Wegen des großen Rückpralls und der Staubentwicklung beim Einbringen des Spritzbetons werden die Arbeiter erheblichen Gesundheitsbelastungen ausgesetzt.After opening a tee, the workers are in the unsecured area and are particularly at risk. Because of the large rebound and dust build-up in the Applying the shotcrete will make the workers significant Exposed to health problems.
Da der Spritzbeton wegen des Rückpralls beim Einbringen nicht
komplett genutzt wird, entstehen bei diesem Verfahren hohe
Materialkosten.
Eventuell erforderliche vorauseilende Sicherungen erzeugen
zusätzliche Kosten, da diese für die spätere Tragfähigkeit der
Spritzbetonschale nicht mit angesetzt werden können.Since the shotcrete is not fully used due to the rebound when it is brought in, this process results in high material costs.
Any necessary preliminary safeguards generate additional costs, since these cannot be used for the later load-bearing capacity of the shotcrete shell.
Für die Ausführung ist gut ausgebildetes Personal erforderlich, das heute nur noch selten zur Verfügung steht.Well-trained personnel are required for the execution, that is rarely available today.
Da der Vortrieb und die Spritzbetonsicherung nacheinander stattfinden müssen, können die Abläufe nicht synchronisiert werden. Daher ist die Baugeschwindigkeit niedrig.Because the tunneling and shotcrete protection one after the other the processes cannot be synchronized become. Therefore, the construction speed is slow.
Statische Nachweise für die Bauzustände sind schwer zu führen. Bei kurzen Standzeiten wird der Querschnitt in mehreren Teilausbrüchen aufgefahren. Dadurch nehmen die Setzungen zu.Static evidence for the construction status is difficult to provide. In the case of short downtimes, the cross section is divided into several Partial outbreaks. This increases the settlement.
Der maschinelle Tunnelvortrieb mit Schildkonstruktion hat folgende Nachteile:The mechanical tunneling with shield construction has the following disadvantages:
Da die Tunnelmaschine eine Einzelanfertigung für die jeweilige Tunnelgeometrie und Geologie ist, ist sie häufig nur für einen Auftrag einsetzbar und verursacht daher hohe Kosten. Wegen hoher Installationskosten ist die Schildmaschine für den Bau kurzer Tunnel nicht wirtschaftlich. Es können nur Kreisquerschnitte aufgefahren werden. Der minimale Tunnelquerschnitt bei gegebenem Lichtraumprofil ist nur in Ausnahmefällen kreisförmig, so daß Mehrkosten auf Grund des Mehrausbruchs auftreten. Veränderte Tunnelquerschnitte in Tunnellängsrichtung (z.B. für Parkbuchten im Straßenbau oder Bahnhöfe im U-Bahnbau) können mit der Maschine nicht aufgefahren werden. Because the tunnel machine is a one-off production for the respective Tunnel geometry and geology, it is often only for one Order can be used and therefore causes high costs. Because of high installation costs is the shield machine for construction short tunnel not economical. It can only Circular cross sections are opened. The minimal one Tunnel cross-section for a given clearance profile is only in Exceptional circular, so that additional costs due to More outbreaks occur. Changed tunnel cross sections in Longitudinal tunnel direction (e.g. for parking bays in road construction or Railway stations in subway construction) cannot with the machine be brought up.
Zusätzlich zu den Nachteilen des maschinellen Tunnelvortriebs
mit Schildkonstruktion hat die Maschine ohne Schildkonstruktion
folgenden Nachteil:
da die Sicherung erst zeitlich verzögert vom Vortrieb gelöst
eingebracht wird, ist es schwer, auf wechselnde Gebirgsverhältnisse
zu reagieren. Müssen Sicherungsarbeiten im Maschinenbereich
durchgeführt werden, wird der Vortrieb behindert.
Außerdem besteht die Gefahr, daß die Maschine verschüttet
wird.In addition to the disadvantages of mechanical tunneling with shield construction, the machine without shield construction has the following disadvantage:
Since the securing is only released after a time delay from the driving, it is difficult to react to changing mountain conditions. If safety work has to be carried out in the machine area, the advance is hindered. There is also a risk of the machine being spilled.
Aus der EP-A-0557805 ist eine Tunnelgrabvorrichtung bekannt. Sie gräbt in Umfangsrichtung des Tunnels einen Schlitz, der mit Beton verfüllt wird. Es werden nacheinander einzelne kegelstumpfartige geschlossene Ringe gebildet, die schließlich ineinandergeschachtelt vorliegen.A tunnel digging device is known from EP-A-0557805. It digs a slot in the circumferential direction of the tunnel is filled with concrete. There are individual truncated cones closed rings that eventually formed are nested.
Aus der DE 16 58 769 ist ein Tunnelbauverfahren bekannt. Hierbei wird mittels eines Räumwerkzeugs aus dem Gebirge entlang der Begrenzungslinie des Ausbruchprofils ein Ringspalt ausgehoben und unmittelbar nach erfolgtem Aushub mit vorzugsweise schnellhärtendem Beton verfüllt, worauf innerhalb des Betonrings der Kernaushub und die Steuerung erfolgt. Die Begrenzungsfläche der einzelnen ineinandergeschachtelten -Ringspalten kann die Gestalt von Kegelstumpfmantelflächen aufweisen.A tunnel construction method is known from DE 16 58 769. This is done using a broach from the mountains an annular gap on the boundary line of the cut-out profile excavated and preferably immediately after excavation fast-curing concrete backfilled, what within the Concrete rings the core excavation and the control takes place. The boundary surface of the individual nested ring columns can have the shape of truncated cone surfaces.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung im Tunnelbau anzugeben, die das schnellere, kostengünstigere und sicherere Vortreiben eines Tunnels in den Berg erlauben.The object of the invention is a method and an apparatus in tunneling specify which is the faster, less expensive and safer driving a tunnel into the mountain allow.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Abhängige Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet. This task is accomplished with the features of the independent claims solved. Dependent claims are on preferred embodiments directed of the invention.
Nachfolgend werden, bezugnehmend auf die Zeichnungen, erfindungsgemäße und damit verwandte Ausführungsformen beschrieben, es zeigen
- Fig. 1A, B
- eine Ausführungsform, die nicht Teil der geschützten Erfindung ist;
- Fig. 2A - C
- schematisch einzelne Schritte eines Verfahrens, das in dieser Allgemeinheit nicht Teil der geschützten Erfindung ist;
- Fig. 3 - 5
- teilweise schematisch erfindungsgemäße und bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens;
- Fig. 6
- eine Vorrichtung, mit der das beschriebene Verfahren ausgeführt werden kann;
- Fig. 7
- eine weitere Vorrichtung, mit der das beschriebene Verfahren ausgeführt werden kann;
- Fig. 8
- eine weitere Vorrichtung, mit der das beschriebene Verfahren ausgeführt werden kann;
- 1A, B
- an embodiment which is not part of the protected invention;
- 2A-C
- schematically individual steps of a method that is not part of the protected invention in this generality;
- 3 - 5
- partially schematic and preferred embodiments of the method according to the invention;
- Fig. 6
- a device with which the described method can be carried out;
- Fig. 7
- a further device with which the described method can be carried out;
- Fig. 8
- a further device with which the described method can be carried out;
In Fig. 1A ist schematisch und nicht maßstäblich der
vorzutreibende Tunnel 10 parallel zur Längsachse vertikal, in
Fig. 1B mehrfach senkrecht zur Längsachse geschnitten
dargestellt. Der Tunnel 10 wird im Gebirge 11, 12 vorgetrieben.
Mit 11 ist das den Tunnel umgebende Gebirge, mit 12 das
demnächst abzutragende Material bezeichnet. Bezugsziffer 13
bezeichnet eine künstliche Stützschicht aus einem tragfähigen
Material wie Beton. Mit 14 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
(Schlitzmaschine) bezeichnet, 15 ist ein von der
Schlitzmaschine 14 erstellter Schlitz, 16 die Ortsbrust, 17 die
Sicherung des Tunnels.In Fig. 1A is the schematic and not to scale
Das Verfahren weist die folgenden Schritte
auf, sie sind in den Figuren 2A bis 2C schematisch gezeigt:
Mit den Schritten (1) bis (4) ist das
Verfahren im Tunnelbau beschrieben. Bei ihm wird somit ein
Schlitz 15 vorauseilend hergestellt. Dieser Schlitz wird mit
einem tragfähigen Material wie Beton verfüllt. Unter dem Schutz
der so entstehenden tragfähigen Stützschicht 13 wird der Tunnel
10 vorgetrieben. Richtet man die Aufmerksamkeit nur auf das
Verfahren zum Bauen der Stützschicht 13, wären nur die Schritte
(1) und (2) zu betrachten, wobei diese ggf. wiederholt
ausgeführt würden. Betrachtet man nur das Verfahren zur
Herstellung des Schlitzes 15, ist nur die ggf. wiederholte
Ausführung des Schrittes (1) relevant.With steps (1) to (4) that is
Procedures in tunnel construction described. With him it becomes a
Das Verfahren kommt besonders vorteilhaft bei Tunnelbauten zum Einsatz, bei denen das Gestein, durch das hindurch der Tunnel getrieben wird, so beschaffen ist, daß auf der einen Seite eine ggf. geböschte Ortsbrust frei steht, auf der anderen Seite die Festigkeit jedoch nicht so groß ist, daß der Tunnel nur im Sprengvortrieb aufgefahren werden kann.The method is particularly advantageous Tunnels are used in which the rock through which through which the tunnel is driven is such that on on one side a possibly face is exposed, on the other hand, the strength is not so great that the tunnel can only be opened by blasting.
Das Verfahren ist bei veränderlichen Geometrien und Geologien
anwendbar. Die Arbeiter arbeiten im Schutz der vorauseilenden
Sicherung. Die Gesundheitsbelastung der Arbeiter gegenüber
herkömmlichen Verfahren wird reduziert. Das Verfahren
ermöglicht einen Vortrieb mit kleineren Verformungen und damit
geringeren Schäden an der Geländeoberfläche. Wenn die
Stützschicht so ausgebildet wurde, daß sie für die
Tragfähigkeit der Tunnelröhre anrechenbar ist, kann die
nachfolgend einzubauende innere Sicherung (17 in Fig. 1A)
schwächer ausgelegt werden oder ganz wegfallen, was zu einem
deutlichen Kostenvorteil führt. Im Laufe des Vortriebs können
verschiedene Tunnelquerschnittsformen und/oder -flächen
hergestellt werden. Es muß dann jeweils nur die die
Stützschicht herstellende Vorrichtung 14 entsprechend
angesteuert werden. The procedure is for changing geometries and geologies
applicable. The workers work in the protection of the leading ones
Fuse. The health burden on workers
conventional processes are reduced. The procedure
enables propulsion with smaller deformations and thus
less damage to the surface of the site. If the
Support layer was designed so that it for the
Load capacity of the tunnel tube can be taken into account
inner fuse to be subsequently installed (17 in FIG. 1A)
be interpreted weakly or disappear entirely, resulting in a
leads to significant cost advantages. In the course of the tunneling can
different tunnel cross-sectional shapes and / or areas
getting produced. It only has to be the one
Support
Nachfolgend werden weitere Merkmale, Varianten und Weiterentwicklungen des oben beschriebenen Verfahrens erläutet.The following are further features, variants and further developments of the method described above.
Die Dimensionierung und Positionierung des zu grabenden und zu
verfüllenden Schlitzes 15 - und damit auch der entstehenden
Stützschicht 13 - hängt von verschiedenen Parametern ab. In
den Figuren 1 und 2 sind Ausführungsformen gezeigt, in denen
sich der Schlitz 15 nur über einen Teil des Tunnelumfangs erstreckt.
Dies kann sinnvoll sein, wenn wegen örtlicher geologischer
Störungen nur Teile des Tunnels gesichert werden müssen.
Der Schlitz 15 wird dann so ausgeführt, daß die Stützschicht
13 nach dem Abbruch des darunterliegenden Gesteins ein
tragfähiges Auflager findet. Erfindungsgemäß wird der Schlitz
jedoch umlaufend ausgeführt, dies ist schematisch in Fig. 3
gezeigt. Diese Möglichkeit kann z.B. dann gewählt werden, wenn
der Tunnel in einem Gestein aufgefahren werden soll, welches
bei herkömmlichen Verfahren einer radial umlaufenden Sicherung
bedarf. Es entsteht dann eine geschlossene umlaufende Stützschicht
13, nachfolgend Stützring genannt, der keine singulären
Auflager benötigt, sondern flächig aufliegt.The dimensioning and positioning of the digging and digging
filling slot 15 - and thus the resulting
Support layer 13 - depends on various parameters. In
FIGS. 1 and 2 show embodiments in which
the
Der Schlitz 15 zur Aufnahme der Stützschicht 13 wird vorauseilend
gefertigt und folgt der geplanten Tunnelkontur. Erfindungsgemäß
folgt er einer Schraubenlinie oder Ringen. Die
Ganghöhe der Schraubenlinie entspricht der Bearbeitungsbreite
der Schlitzmaschine. Der Schlitz bzw. die Stützschicht können
auf der Tunnelkontur so geneigt sein, daß sie oben in Tunnelvorschubrichtung
weiter vorne liegen als unten (Fig. 4B). Diese
Neigung gegenüber der Senkrechten erfährt dann auch die
entstehende Ortsbrust, so daß sie weniger einsturzgefährdet
ist. Der Neigungswinkel wird in Abhängigkeit von Gesteinsparametern
gewählt.The
Die Schraubenlinie kann insbesondere im Falle der geneigten
Ortsbrust 16 unter verschiedenen Gesichtspunkten optimiert
werden, insbesondere unter dem Gesichtspunkt der
Maschinenkonstruktion und der Standsicherheit der Ortsbrust 16.The helix can be especially in the case of the
Im für die Maschine einfachsten Falle wird sie so gestaltet, daß die Änderung der Krümmung der Schraubenlinie innerhalb eines Umlaufes bei durch die Bodenverhältnisse (Gesteinsparameter) vorgegebener Ortsbrustneigung minimiert wird. Dadurch werden die Anforderungen an die Beweglichkeit der Maschine geringer.In the simplest case for the machine, it is designed so that the change in the curvature of the helix inside of a circulation due to the soil conditions (Rock parameters) predetermined face slope minimized becomes. This will meet the mobility requirements Machine lower.
Sie kann auch unter dem Gesichtspunkt der Standsicherheit der Ortsbrust optimiert werden. Durch die Gesteinsparameter ist die für die Standsicherheit der Ortsbrust benötigte Neigung vorgegeben. Daraus ergibt sich auch die Lage des am weitesten vorne liegenden Punktes der in dem jeweiligen Umlauf zu fertigenden Stützschicht. Die kürzeste Verbindung zwischen dem am weitesten vorne liegenden Punkt und dem am weitesten hinten liegenden Punkt wäre in der Abwicklung der Schraubenlinie eine Gerade. Die sich aus diesem Weg ergebende Randkurve hat ein minimale Krümmung an den Seiten des Tunnels und führt damit zu einer Ortsbrust mit fast konstanter Neigung uns somit zu höchster Standsicherheit.You can also from the standpoint of stability Face to be optimized. Due to the rock parameters, the inclination required for the stability of the face specified. This also gives the location of the farthest point in front of the in the respective circulation manufacturing support layer. The shortest connection between the furthest point and furthest back would be a point in the development of the helix Just. The edge curve resulting from this path has a minimal curvature on the sides of the tunnel and thus leads to a face with an almost constant incline maximum stability.
Die Scheitelpunkte der Bewegung müssen dabei nicht an Firste und Sohle des Tunnels liegen.The vertices of the movement do not have to be on the roof and the bottom of the tunnel.
Ein geschlossener Ring ist im Gegensatz an einer Schraubenlinie ebenfalls möglich (Fig. 4C).A closed ring is in contrast to a helix also possible (Fig. 4C).
Durch Variieren der Schlitzbreite (Abschlagsbreite) während eines Umlaufes können Krümmungen in Tunnelverlauf realisiert werden. Dazu wird entweder die Abschlagsbreite der Maschine vergrößert, verkleinert oder bei konstanter Abschlagsbreite der Maschine wird ein Teil der im vorigen Umlauf gefertigten Stützschicht wieder durch die Maschine entfernt. By varying the slot width (tee width) during of a revolution can be curved in the course of the tunnel become. To do this, either the machine's tee width enlarged, reduced or with a constant tee width The machine becomes part of the one manufactured in the previous round Support layer removed again by the machine.
Das bei der Herstellung des Schlitzes losgegrabene Material
wird durch geeignete Einrichtungen zur Ortsbrust hin
transportiert. Hierzu wird, falls notwendig, ein Ausbruch zur
Ortsbrust erzeugt. Der Ausbruch kann mit der den Schlitz
herstellenden Maschine 14 mitlaufen und von ihr selbst oder
einem separaten Gerät hergestellt werden. Durch den Ausbruch
erfolgt der Material-, Energie- und Signaltransport.The material excavated during the manufacture of the slot
suitable facilities for the face
transported. If necessary, an outbreak of
Face generated. The outbreak can be done with the
Das erstmalige Einfahren der den Schlitz herstellenden
Vorrichtung 14 in das Gestein kann bei einer konventionell
hergestellten Ortsbrust 16 beispielsweise einfach von der
Ladefläche eines Transportgeräts, z. B. eines Lkws, her
erfolgen, sofern nur dafür gesorgt wird, daß die Maschine dort
ein Widerlager findet. Sie arbeitet sich von dort in das
Gestein hinein, arbeitet sich dann auf den Tunnelumfang zu und
nimmt dort ihre reguläre Arbeit auf.The first retraction of the
Das Verfüllen des Schlitzes 15 mit Beton erfolgt vorzugsweise
unmittelbar nachdem der Schlitz gegraben wurde. Dabei kann
Beton entweder von der Ortsbrust her oder von der Rückseite der
den Schlitz herstellenden Maschine in den freien Schlitz
gefördert werden. Es kann schnellhärtender Beton verwendet
werden, er bindet binnen Sekunden ab.The
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß oben zwar von Beton die Rede ist, daß aber auch andere Materialien verwendet werden können, sofern sie in ihren wesentlichen Parametern (z. B. anfangs formbar, dann druckresistent) denen von Beton ähneln.In this context it should be noted that above There is talk of concrete, but also other materials can be used provided they are in their essential Parameters (e.g. initially mouldable, then pressure-resistant) of concrete resemble.
Soll die hergestellte Stützschicht für die Tragfähigkeit des späteren Tunnels angesetzt werden, muß die Stützschicht an der Stelle der Tunnelkontur erstellt werden. Andere vorauseilende Sicherungen des herkömmlichen Tunnelbaus, wie Vorpfänddielen oder Spieße, die nicht zur Tragfähigkeit des späteren Tunnels beitragen, können entfallen. Should the manufactured support layer for the load-bearing capacity of the later tunnels, the support layer on the Location of the tunnel contour. Others leading Securing conventional tunnel construction, such as pledging boards or skewers that did not support the future tunnel contribute, can be omitted.
Der in den Schlitz eingebrachte Beton bindet innerhalb weniger Sekunden ab und wird zusätzlich durch eine mitlaufende Schalung gehalten, so daß er nicht durch den Ausbruch in den Tunnel fließt.The concrete placed in the slot binds within a few Seconds and is additionally supported by a moving formwork held so that it did not break through the tunnel flows.
Bei umlaufenden Stützringen 13 kann der Tunnel 10 dann
kontinuierlich vorgetrieben werden, beispielsweise in der Art,
daß die Ortsbrust 16 jeweils in ihrem vor der den Schlitz
herstellenden Maschine 14 gelegenen Sektor abgebaut wird.With circumferential support rings 13, the
Die Ortsbrust kann mit herkömmlichen Tunnelbaggern oder mit einer Teilschnittmaschine abgebaut werden. Der Abbau läuft mit dem Herstellen der Stützschicht bzw. des Stützrings synchron, jedoch zeitlich so versetzt, daß der Abbau der Ortsbrust im Schutz des Stützkörpers abläuft. Hierbei kann es notwendig werden, den Abbau der Ortsbrust in mehrere Teile zu zerteilen und das Abbaugerät räumlich zu versetzen. Eventuell erforderliche Überschnitte für die Versorgungseinrichtung der Schlitzmaschine können mit dem Abbau der Ortsbrust vorgenommen werden.The face can be used with conventional excavators or with a partial cutting machine. The dismantling runs with it the production of the support layer or the support ring synchronously, however timed so that the breakdown of the face in Protection of the support body expires. This may be necessary be divided into several parts and to move the excavator spatially. Perhaps required overlaps for the supply facility of the Slitting machine can be made with the dismantling of the working face become.
Der Abbau der Ortsbrust kann in Tunnelvortriebsrichtung bis
kurz vor oder genau an die Vorderkante der hergestellten
Stützschicht erfolgen (Fig. 5A). Er kann aber auch, etwa
gesteinsabhängig, noch etwas weiter getrieben werden (Fig. 5B),
jedoch nicht weiter als 40% der Arbeitsbreite der den Schlitz
herstellenden Vorrichtung 14. Dann ist es nicht notwendig, die
den Schlitz herstellende Maschine 14 über einen Ausbruch zu
versorgen. Vielmehr ist ihr ortsbrustseitiges Ende dann
sichtbar und mehr oder minder frei zugänglich.The face can be dismantled in the tunneling direction up to
shortly before or exactly at the front edge of the manufactured
Support layer take place (Fig. 5A). But it can also, for example
depending on the rock, are driven a little further (Fig. 5B),
however, no more than 40% of the working width of the
Nachfolgend wird eine Vorrichtung beschrieben, die zur Durchführung einzelner der obengenannten Verfahrensschritte verwendet werden kann. Sie kann als ein einziges Gerät oder als mehrere, mehr oder minder unabhängig voneinander arbeitende Geräte ausgebildet sein. Bezugnehmend auf Fig. 6 wird eine erste Ausführungsform beschrieben.A device is described below, which for Execution of individual of the above-mentioned process steps can be used. It can be used as a single device or as several, more or less independently working Devices be trained. Referring to Fig. 6, one first embodiment described.
Die Vorrichtung weist verschiedene Komponenten auf: An ihrer
Stirnseite befindet sich das materialabtragende Werkzeug 61,
dahinter findet sich eine Einrichtung 62, mit der das
abgetragene Material aus dem Schlitz gefördert wird. Außerdem
weist sie eine Fortbewegungseinrichtung 68, 71 auf, ggf. eine
Betoniereinrichtung 64 und eine Steuerungseinheit 65.The device has various components: On its
The material-removing
Das materialabtragende Werkzeug 61 ist vorzugsweise steuerbar
beweglich mit der Maschine 14 verbunden, so daß es in allen zur
Erzeugung des Schlitzes 15 notwendigen Richtungen geschwenkt
bzw. verfahren werden kann. Ggf. kann die Vorrichtung eine
Dichteinrichtung 66 aufweisen, die den Bereich der
Schlitzerzeugung vom Bereich der Fortbewegungseinrichtung und
der Schlitzverfüllung trennt.The material-removing
Das Werkzeug kann so ausgeführt sein, daß es in der Lage ist,
einen Schlitz 15 zu fertigen, der über die gesamte
Schlitzbreite oder einen Teil davon, stärker ist, als die zu
erstellende Stützschicht 13. Durch den so gegenüber der im
vorherigen Umlauf gefertigten Stützschicht entstehenden
Überschnitt entsteht ein Zugang 81 vom Schlitz zum Raum vor der
Ortsbrust. Durch diesen Zugang wird die Versorgung der Maschine
mit Medien, der Abtransport des abgetragenen Materials und die
Anlenkung durch den Arm 72 ermöglicht.The tool can be designed so that it is able to
to produce a
Bei geeigneter Wahl des Werkzeuges, zum Beispiel einer
Schnecke, kann durch die mittels des Überschnittes erzeugte
Zugangs 81 das abgetragene Material direkt in den Raum vor der
Ortsbrust gefördert werden. Liegt der Überschnitt zum Beispiel
in der Mitte der abtragenden Werkzeuge, fertigt er eine
Vertiefung zum Tunnelinneren hin, durch die
Versorgungsleitungen geführt werden können. With a suitable choice of tool, for example one
Snail, can be generated by means of the
Alternativ kann der Zugang auch durch ein am Arm 72
angebrachtes Werkzeug erzeugt werden.Alternatively, the access can also be made by means of an
Die Vorschubkraft für das Werkzeug 61 wird über die
Anlenkeinrichtung 67 am Werkzeug übertragen. Die Reaktionskraft
muß von der Einheit, die auch die Fortbewegung der Maschine
ermöglicht, übernommen werden. Eine bevorzugte Ausführung ist
die Aufnahme der Reaktionskraft und das Fortbewegen der
Maschine als ganzes mittels eines Armes 72 (Fig. 7), der von
einer vor der Ortsbrust stehenden Trägergerät 73 ausgeht und
bewegt wird. Über diesen Arm 72 können auch die Versorgungsleitungen
von und zu der Maschine im Schlitz geführt werden.
Eine Anlenkung der Werkzeugeinheit 14 am Arm 72 ermöglicht eine
Bewegung in allen Raumrichtungen, unabhängig von der Bewegung
des Trägergeräts 73.The feed force for the
Die Vorrichtung kann, integriert oder separat vorgesehen, eine
Betoniereinrichtung zum Verfüllen des gegrabenen Schlitzes 13
mit Beton aufweisen. Nachfolgend wird die integrierte
Ausführungsform beschrieben. Die Betoniereinrichtung 64 besteht
unter anderem aus einer Betonierbohle 69, die die Vorrichtung
vom bereits mit Beton verfüllten Schlitz trennt. Um einen
Verbund zwischen dem Beton und dem später abzutragenden Gestein
zu verhindern, sowie um einen Abbau der Ortsbrust bis in den
Bereich unter der gerade im Aufbau befindlichen Stützschicht zu
ermöglichen, kann auf der späteren Innenseite des Stützringes
eine Schalung 70 nachgeschleppt werden. Dies ist in Fig. 6
schematisch dargestellt.The device can be integrated or separately provided
Concreting device for filling the trenched
Für das Einbringen des Betons wird vorzugsweise ein Düse vorgesehen bis zu der die Komponenten des Betons trocken gefördert werden. An der Düse werden Wasser und eventuell Zusatzstoffe zugegeben.A nozzle is preferably used to pour the concrete provided up to which the components of the concrete dry be promoted. At the nozzle, water and possibly Additives added.
Die Betoniereinrichtung kann auch eine separat vorgesehene, konventionelle Einrichtung sein. The concreting device can also have a separately provided conventional facility.
Eine bevorzugte Ausführungsform der materialabtragenden
Werkzeuge 61 ist eine Fräseinrichtung. Sie kann aus mehreren
Einheiten bestehen. Die Einheiten, die zu den Flanken der
Maschine weisen, fräsen sowohl stirnseitig, als auch am Umfang.
Die zum bereits gefertigten Stützring hinweisende Fräse sichert
durch das Profilieren desselben einen guten Verbund zwischen
dem frischen Betons und dem abgebundenen. Der in Tunnelvortriebsrichtung
weisende Fräskopf ist in dieser Richtung
verschiebbar. Dadurch ist eine Verbreiterung des Schlitzes
möglich. Durch Variieren der Schlitzbreite im Verlauf einer
Umrundung sind Kurvenfahrten oder Steigungen bzw. Gefälle des
Tunnels möglich. Mindestens ein weiterer Fräser, der nur am
Umfang fräst ist ebenfalls in Tunnellängsrichtung verschiebbar
und gewährleistet gemeinsam mit den beiden anderen den
Materialabtrag über die gesamte erforderliche Schlitzbreite.A preferred embodiment of the material-removing
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der materialabtragenden Werkzeuge sind zwei gegenläufige Fräser, deren Rotationsachsen in etwa radial zur Tunnelachse liegen. Sie bieten den Vorteil, daß sie minimale Reaktionskräfte quer zur Maschinenlängsrichtung erzeugen und bei geeigneter Drehrichtung gleichzeitig als Fördereinheit dienen können. Another preferred embodiment of the material-removing Tools are two counter-rotating cutters, their axes of rotation are approximately radial to the tunnel axis. They offer the advantage that they have minimal reaction forces across Generate machine longitudinal direction and with a suitable direction of rotation can also serve as a conveyor unit.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist eine Schnecke. Diese ist ebenfalls in der Lage, nicht nur abzutragen sondern auch zu fördern. In Verbindung mit einer Schneckengeometrie, die auf der zum existierenden Tunnel weisenden Seite einen Überschnitt erzeugt, kann das abgetragene Material direkt vor die Ortsbrust gefördert werden.Another preferred embodiment is a snail. This is also able not only to remove but also also promote. In connection with a screw geometry, the one on the side facing the existing tunnel Generated overcut, the removed material can be directly in front the face is encouraged.
Weitere denkbare Ausführungen sind an Ketten geführte,
umlaufende Schneidwerkzeuge, Schnecken oder Scheiben. Das
materialabtragende Werkzeug 61 wird über einen geeigneten
(nicht dargestellten) Antrieb, beispielsweise einen Hydraulik-,
Elektromotor, der in unmittelbarer Nähe des Werkzeuges liegt,
angetrieben.Other conceivable designs are on chains,
rotating cutting tools, screws or discs. The
material-removing
Das materialabtragende Werkzeug erzeugt über seine Breite
hinweg eine durchgehende Bearbeitungsfront. Im Einsatz
erstreckt sich die Werkzeugbreite in der Regel in etwa parallel
zur Tunnelvortriebsrichtung. Führung und Aufhängung des
Werkzeuges überragen diese Bearbeitungsfront an keiner Seite.
Die Versorgungsleitungen 67 werden deshalb zwar in seitlich
gelegenen Bereichen, aber doch von der Unterseite her (im
Einsatz dem Tunnelinneren zugewandt) angeflanscht.The material-removing tool produces across its width
a continuous processing front. In action
the tool width generally extends roughly parallel
to the tunneling direction. Management and suspension of the
Tools do not protrude from this processing front on any side.
The
Die Materialabführung kann mit oder ohne Transportmedium erfolgen. Bevorzugte Transportmedien sind Luft und Wasser. Mögliche mechanische Fördereinrichtungen sind z.B. Bürsten oder Schnecken.The material discharge can be with or without a transport medium respectively. Air and water are preferred transport media. Possible mechanical conveyors are e.g. Brushing or Snails.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die
Gegenkraft vom Maschinenkörper 14 selbst erzeugt, der sich über
geeignete Vorrichtungen 68 im umgebenden Boden abstützt. Die
erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet dann mechanisch
entkoppelt von Geräten vor der Ortsbrust. Lediglich die Zu- und
Ableitungen sind noch notwendig. Die Abstützung kann über
Hydraulikpressen oder Streben (Anker) erfolgen. Durch die
Verwendung mehrerer Glieder zur Abstützung kann der Vortrieb
der Maschine vom Vorschub am Werkzeug entkoppelt werden. In a further preferred embodiment, the
Opposing force generated by the
Dadurch ist ein kontinuierlicher Abbau möglich. Vom verspannten
Grundkörper der Vorrichtung aus wird das Werkzeug 61 nach vorne
geschoben. Dieser Vorschub kann über hydraulische, pneumatische
oder motorbetriebene Einrichtungen erfolgen.This enables continuous degradation. From the tense
The main body of the device is the
Die Maschine stützt sich vorzugsweise so ab, daß sie die
Ortsbrust 16 nicht in einer Weise belastet, die die
Standfestigkeit der Ortsbrust gefährdet. Sie kann sich seitlich
gegen die schon gefertigte Stützschicht 13 und das Gebirge 11
abstützen oder sich nach oben und unten gegen das Gebirge
verspannen oder nach hinten gegen den eingebrachten Beton
abstützen oder in einer Kombination aus den genannten
Möglichkeiten.The machine is preferably supported so that it
Face 16 not burdened in a way that the
Stability of the working face endangered. It can turn sideways
against the already produced
Es ist auch eine Ausführungsform möglich, in der die benötigten Vortriebskräfte und Kräfte zum Bewegen der Maschine in einer Kombination aus Abstützung im Berg und die Anlenkung von außen aufgebracht werden.An embodiment is also possible in which the required Driving forces and forces for moving the machine in one Combination of support in the mountain and the linkage from the outside be applied.
Die Maschine ist in mehrere Segmente geteilt. Diese Segmente dürfen bei einer Höhe der Maschine von ca. 200 mm in einem 250 mm dicken Schlitz in einem Tunnel mit ca. 6000 mm Durchmesser bis zu etwa 1000 mm lang sein. Die Bearbeitungsbreite der Maschine beträgt ca. 1 m - 2 m.The machine is divided into several segments. These segments are allowed at a height of the machine of approx. 200 mm in a 250 mm thick slot in a tunnel with approx. 6000 mm diameter up to about 1000 mm long. The processing width of the The machine is approx. 1 m - 2 m.
Das Vorschubsegment besteht aus mindestens zwei Gliedern, die
untereinander mit Hubeinrichtungen 71 verbunden sind. Durch
abwechselndes Verspannen und Lösen der einzelnen Glieder wird
die Maschine wurmartig nach vorne bewegt.The feed segment consists of at least two links
are interconnected with lifting
Die Hubeinrichtungen 71 können zum Beispiel vier Hydraulikzylinder
sein. Durch unterschiedlich langes Ausfahren der
einzelnen Zylinder, können die Glieder des Vorschubsegments
gegeneinander gekippt werden. Dadurch ist eine Fortbewegung in
jede Raumrichtung, insbesondere entlang des Tunnelumfangs,
möglich. The
Bei der bevorzugten Ausführungsform mit eigenem Vortrieb ist synchron zur Erzeugung des Schlitzes die Herstellung eines zusätzlichen Schachtes denkbar. Der Schacht verläuft parallel zur Schraubenlinie des Schlitzes und ist zur Tunnelachse hin versetzt. In diesem Schacht können die Versorgungsleitungen geführt werden. Das ermöglicht bis zu einem gewissen Grad das Entkoppeln der Herstellung der vorauseilenden Sicherung vom Abbau der Ortsbrust.In the preferred embodiment is with its own propulsion the production of a synchronous to the generation of the slot additional shaft conceivable. The shaft runs parallel to the helix of the slot and is towards the tunnel axis added. The supply lines can be found in this shaft be performed. To a certain extent, that makes it possible Decouple the manufacture of the leading fuse from Dismantling the face.
Die Maschine kann gegen Eintritt von Material, insbesondere im
Bereich der Fortbewegungseinrichtung 68, 71, gesichert werden.
Dies geschieht zum Beispiel mit Hilfe einer Abdeckung, deren
Form und Länge verändert werden kann, so daß sie sich der
Längenänderung oder Verwindung der Maschine im Bauprozeß
anpaßt, zum Beispiel durch Faltungen oder in Form eines
Bleches, das durch einen Rollomechanismus angepaßt wird.The machine can prevent material from entering, especially in the
Area of the
Als Trägergerät 73 kann ein schweres Raupenbaggergrundgerät
verwendet werden. Wenn das Gerät wegen des großen Gewichts
nicht auf dem jungen Sohlbeton stehen kann, wird die Sohle nach
dem Erstellen des Schlitzes immer wieder mit Ausbruchmaterial
verfüllt.A heavy crawler excavator basic device can be used as the
Das Gerät kann so modifiziert werden, daß sowohl das
Abbauwerkzeug als auch, abhängig vom Verfahren, der Kabelbaum
oder der Arm 72 für die Schlitzmaschine 14 angebaut werden
können.The device can be modified so that both
Removal tool and, depending on the process, the wiring harness
or the
Damit das Trägergerät an einer beliebigen Stelle vor der
Ortsbrust 16 stehen kann und die Schlitzmaschine 14 und der
Abbau der Ortsbrust geometrisch unabhängig voneinander
ausgeführt werden können, muß das Abbauwerkzeug (75) alternativ
auf beiden Seiten des Arms (42) zur Schlitzmaschine
angeschlossen werden können.So that the carrier device at any point before the
Auf dem Trägergerät 73 kann eine Spritzbetoneinrichtung
vorgesehen werden, mit deren Hilfe im Falle eines
Wassereinbruchs oder eines Versagens der Ortsbrust eine
schnelle Sicherung aufgebracht werden kann.A shotcrete device can be placed on the
Alternativ kann als Trägereinheit ein Nachläufer 81 vorgesehen
werden, der sich am Umfang des existierenden Tunnels abstützt.
An diesem Nachläufer ist der Arm 72, der die Maschine führt und
eventuell vortreibt, angebracht. Der Arm kann sich am gesamten
Umfang bewegen.Alternatively, a
Der Nachläufer besteht aus einem in Vorschubrichtung
beweglichen Stahlgerüst 82, das sich dem jeweiligen
Tunnelquerschnitt anpaßt. Dies geschieht mit Stahlprofilen
unterschiedlicher Radien, die mit Hubgeräten ausgefahren
werden.The back-up consists of one in the feed direction
Im Nachläufer ist eine Plattform 83 vorgesehen, deren Position
im Tunnel in allen Raumrichtungen verändert werden kann. Auf
ihr können Bagger oder Teilschnittmaschinen stehen, die mit
Hilfe dieser Hubeinrichtung alle Bereiche auch von großen
Tunnelquerschnitten erreichen.A
Der Nachläufer kann die Aufgabe des Ausbauwiderstandes
übernehmen, solange das Stützmaterial (z.B. Beton) in der
Stützschicht 13 zwar abgebunden aber noch nicht seine volle
Tragfähigkeit erlangt hat.The trailer can do the job of resistance to expansion
take over as long as the supporting material (e.g. concrete) in the
Als Bezug für die Steuerung der Maschine kann in die Betonschale mit Hilfe einer entsprechenden Schalung eine Nut gefertigt werden. Diese Nut dient dann der Maschine im nächsten Umlauf als Bezugspunkt.As a reference for the control of the machine can in the Concrete shell using a suitable formwork a groove are manufactured. This groove then serves the machine in the next Circulation as a reference point.
Die Fortbewegung der Schlitzmaschine 14 erfolgt, wenn sie
unabhängig von einem Trägergerät arbeitet, entweder
ferngesteuert oder vollautomatisch. Die Fernsteuerung kann
beispielsweise durch einen Arbeiter erfolgen, der vor der
Ortsbrust stehend den Arbeitsfortgang beobachtet und
dementsprechend über eine leitungsgebundene oder drahtlose
Fernsteuerung die Schlitzmaschine 14 weiterbewegt. Bei
vollautomatischer Fortbewegung muß ein geeignetes
Navigationssystem vorgesehen sein, anhand dessen sich die
Schlitzmaschine 14 im Raum orientieren kann. Als technische
Hilfsmittel für die Meß- und Steuertechnik kommen unter anderem
Kreiselgeräte, Lasergeräte, optische Bauelemente zur Verwendung
von Laserlicht oder auch Inklinometer in FrageThe locomotive of the slitting
Claims (6)
- Method for constructing tunnels in which a tunnel starting from the -working face is driven in the advancing direction and a supporting layer is brought in such that it is made in an advancing manner by firstly providing a slot at the location of the future supporting layer and thereafter filling it with a material capable of bearing a load, particularly concrete, and advancing the tunnel protected by the supporting layer, wherein starting from the working face a supporting layer is produced that fully surrounds the tunnel circumference,
characterized in that,
in producing the supporting layer a helix is followed, the helix having a pitch of about the processing width of the device producing the slot. - Method for constructing tunnels, particularly according to claim 1, in which a tunnel starting from the working face is driven in the advancing direction and a supporting layer is brought in such that it is made in an advancing manner by firstly providing a slot at the location of the future supporting layer and thereafter filling it with a material capable of bearing a load, particularly concrete, and advancing the tunnel protected by the supporting layer, wherein starting from the working face a supporting layer is produced that fully surrounds the tunnel circumference,
characterized in that,
in one turn of the supporting layer the top part is, in advancing direction, more forward than the bottom part, and the supporting layer is made in a non overlapping manner in radial direction by a plurality of surrounding support rings such that subsequent supporting rings abut only in advancing direction. - Method according to claim 1 or 2,
characterized in that,
making the supporting layer and advancing the tunnel are made partially simultaneously. - Apparatus for constructing tunnels, comprising a forward, material removing tool (61) capable of removing material over a certain width and a certain height in a plurality of directions by means of its linkage,
moving means (63, 67, 68, 71, 72, 73) provided behind the material removing tool (61) for advancing and directing the apparatus, and
a control means controlling the operation of the material removing tool and of the moving means,
characterized in that,
the moving means (63, 67, 68, 71) comprises a means (68) for bracing the apparatus into the surrounding ground, and the control means is adapted to implement the method according to one of the claims 1 to 3. - Apparatus according to claim 4,
characterized by
concreting means for filling the space made by the material removing tool (61) with concrete. - Apparatus according to claim 4 or 5,
characterized in that,
the width is smaller than 0.5 m, preferably smaller than 0.3 m.
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