EP1069280A1

EP1069280A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Vortreiben eines Tunnels oder Stollens, sowie Bauteile zur Verwendung bei diesen

Info

Publication number: EP1069280A1
Application number: EP00890216A
Authority: EP
Inventors: Alfred Puchegger; Martha Puchegger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-07-13
Filing date: 2000-07-12
Publication date: 2001-01-17

Abstract

Zum Herstellen von Tunnelröhren aus Fertigteilen (15), welche die gesamte Bewehrung der Tunnelröhre in sich tragen, werden Fertigteile (15) verwendet, die so ausgebildet sind, daß sich die Bewehrungen beim Zusammensetzen der Teile (15) sowohl in Längs-, als auch in Querrichtung um die Haftlänge des Bewehrungsstahles überlappen. Beim Einbau der Fertigteile kommt eine Einbauvorrichtung mit einem Einbauring (6) zum Einsatz, mit der die Fertigteile (15) maschinell zu einem Ring zusammengesetzt und an die Tunnelröhre (9) angefügt werden. Für den Vortrieb wird als äußeres Stützschild (3) eine Stahlrohrkonstruktion verwendet, die mit Hydraulikpressen (4) vorgetrieben wird, während Erdmaterial im Inneren des Rohres ausgegraben wird. Die Hydraulikpressen (4) stützen sich dabei auf den schon zusammengesetzten Tunnelausbau (9) ab. Die Fertigteile (15) werden jeweils am vorderen Ende des Tunnelausbaues (9) aufgesetzt. Die Bereiche der sich überlappenden Bewehrung, und der Hohlraum hinter dem äußeren Stützschild (3) werden mit Beton ausgepreßt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vortreiben und zum Ausbauen von Tunnels und Stollen, insbesondere in nicht tragfähigem Boden mit den Merkmalen der einleitenden Teile des Verfahrenshauptanspruches bzw. des Vorrichtungshauptanspruches.

Die Erfindung betrifft weiters (Fertig-)Bauteile, die beim Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden können, und die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ausbauen des Tunnels verarbeitet werden können.

Beim Vortreiben von Tunnels und Stollen wird, insbesondere wenn dies in nicht tragfähigem Boden erfolgt, ein Vortriebsschild verwendet, in dessen Schutz mit einer Einbauvorrichtung der Ausbau des Tunnels oder Stollens mit Bauteilen, insbesondere mit Fertigbauteilen, erfolgt. Das Vortriebsschild wird mit einer Vorschubvorrichtung, beispielsweise einer Kolben-Zylinder-Anordnung, die sich auf dem bereits hergestellten Tunnelausbau abstützt, vorgetrieben. Während des Vortriebes wird in den Raum zwischen Tunnelausbau und Ausbruch eine härtende Masse, wie beispielsweise Beton, eingepreßt.

Aus der AT 399 203 B (Mayreder) ist eine Vorrichtung zum Vortreiben von Tunnel und Stollen bekannt, bei der im Schutz des Schildschwanzes Tübbingfertigteile angebracht werden. Der Raum zwischen dem Ausbruch und dem Tunnelausbau wird mit einem plastisch verformbaren und nicht zusammendrückbaren Material ausgefüllt. Dies läßt kontrollierte Gebirgsverformungen zu.

Bei Einsatz dieser Vorrichtung werden für den Innenausbau Tübbingbausteine verwendet, die mit einer hydraulischen Einbauvorrichtung eingebaut werden, und die einzeln zu koppeln sind. Nachteil dieser Vorgangsweise ist, daß für das Einbauen und Koppeln der Fertigteile mehrere Arbeitsvorgänge erforderlich sind, und daß das Verfahren daher zeitaufwendig, schwer vollautomatisier- und computersteuerbar ist.

Aus der EP 132 066 A1 (Mini Tunnels Int. Ltd) ist eine Vorrichtung bekannt, bei der Fertigteile zu einem Ring zusammengesetzt werden, von hinten auf eine Röhre aufgesetzt, und mit Pressen vorgeschoben werden. Gleichzeitig wird der Spalt zwischen Ausbruchsraum und eingebauter Tunnelrohre, über eine Rohrleitung mit erhärtender Masse ausgefüllt. Nachteil dieser Vorgangsweise ist, daß bei größeren Bauabschnitten ein über längere Zeit nicht erstarrendes Hinterfüllmaterial verwendet werden muß, da sonst durch die steigende Mantelreibung ein Vorschieben der Tunnelröhre, und ein Einbringen des Füllmaterials nicht möglich ist. Wird ein Material verwendet, das über längere Zeit plastisch bleibt, besteht die Gefahr des Absinkens und der Verformung der Röhre bei Belastung im Inneren der Röhre. Ein weiteres Problem liegt in der schwierigen Steuerbarkeit des Vortriebes über weitere Strecken.

Aus der FR 2 585 067 A (GTM) ist eine Tunnelbauvorrichtung bekannt, bei der der Ausbruchsdurchmesser nur geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des fertigen Tunnelausbaues. Auf das Ausfüllen des Zwischenraumes zwischen Ausbruch und Tunnelausbau wird dabei verzichtet. Die Vorrichtung stützt sich beim Vorbau mit Hydraulikpressen auf dem bestehenden Ausbau ab.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Tunnelröhren zu schaffen, wobei das Gefüge des Materials um die Tunnelröhre nicht verändert wird, bei dem durch einfache Abläufe ein vollautomatisches, computergesteuertes Arbeiten möglich ist, und mit der in einem Arbeitsgang eine tragfähige Tunnelröhre hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird, was das Verfahren anlangt, mit den Merkmalen des Verfahrenshauptanspruches gelöst.

Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der vom Verfahrenshauptanspruch abhängigen Unteransprüche.

Was die erfindungsgemäße Vorrichtung anlangt, wird die genannte Aufgabe mit den Merkmalen des Vorrichtungshauptanspruches gelöst.

Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der vom Vorrichtungshauptanspruch abhängigen Unteransprüche.

Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe trägt in vorteilhafter Weise ein Bauteil bei, der bevorzugt so ausgebildet ist, wie dies in dem auf dem Bauteil gerichteten unabhängigen Anspruch gekennzeichnet ist.

Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Bauteils sind Gegenstand der Unteransprüche.

Von Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es, daß Tunnel und Stollen schnell und sicher vorgetrieben und ausgebaut werden können.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, daß sie einfach aufgebaut ist und ohne Schwierigkeiten vollautomatisch betrieben werden kann.

Der erfindungsgemäße Bauteil hat den Vorteil, daß es kostengünstig als Fertigbauteil und in Serie, gegebenenfalls auch automatisiert hergestellt werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem Vortriebsschild (äußeres Stützschild), das ein im wesentlichen rohrförmiger Bauteil ist, gearbeitet, das an seinem hinteren Ende mit einem inneren Stützschild, das ebenfalls ein rohrförmiger Bauteil ist, überlappt. Das innere Stützschild stützt die Bauteile während sie zu einem Ring zusammengefügt werden bis zum Erhärten der zwischen dem Ausbruch und dem Ring aus Bauteilen eingebrachten, erhärtenden Masse (Beton) ab.

Die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehene Einbauvorrichtung besteht in einer Ausführungsform aus einem drehbaren Ein> bauring und einem am vorderen Ende des inneren Stützschildes vorgesehenen Einbautisch. Mit diesem Einbautisch werden in einer Ausführungsform die Bauteile, die Stahlbetonfertigbauteile sein können, durch eine Öffnung am vorderen Ende des inneren Stützschildes auf den Einbauring abgesetzt. Dann wird der Einbauring um einen Schritt ) weitergedreht und der nächste Bauteil auf den Einbauring abgesetzt, bis ein Ring aus Bauteilen geschlossen ist. Hiezu ist in einer Ausführungsform der Einbauring mit einem Motor verdrehbar.

Sobald ein Ring aus Bauteilen fertiggestellt ist, wird der so hergestellte Ring bevorzugt durch Ausfahren der am äußeren Stützschild abgestützten und beispielsweise einem Flansch am vorderen Ende des inneren Stützschildes abgestützten Druckmittelzylinderanordnungen aus dem Einbauring herausgeschoben, bis er an den letzten zuvor hergestellten Ring des Tunnelausbaues anliegt. Im Anschluß daran wird das äußere Stützschild (Vortriebsschild) durch fortgesetztes Ausfahren der Kolbenzylinderanordnungen vorgeschoben, wobei der Tunnel oder Stollen durch Abbauen weiter vorgetrieben wird.

Als nächster Schritt werden die Kolbenzylinderanordnungen wieder eingefahren, so daß das innere Stützschild und der Einbauwagen vorwärtsbewegt werden, bis sie in die Stellung gelangt sind, in der der nächste Ring aus Bauteilen hergestellt werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung als wesentliche Bauteile ein äußeres Stützschild, dessen vorderes Ende beispielsweise als schräger Schneidring ausgebildet ist, wobei am vorderen Ende des äußeren Stützschildes an sich bekannte Vorrichtungen zum Abtragen von Material vorgesehen sein können. Weiterer Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform ist der innere Stützschild, der in jeder Relativlage zwischen äußerem Stützschild und innerem Stützschild diesen überlappt und der als vorübergehende Abstützung für den aus Bauteilen hergestellten Tunnelausbau dient. In dem inneren Stützschild ist ein Einbautisch angeordnet, mit dem beispielsweise über Zuführschienen zugeführte Bauteile auf den Einbauring, der im hinteren Ende des äußeren Stützschildes drehbar gelagert ist, absetzbar sind.

Für die Relativbewegungen zwischen äußerem Stützschild und innerem Stützschild sind Linearmotore, insbesondere Kolben-Zylinder-Anordnungen, die z.B. hydraulisch betätigt werden können, vorgesehen, die sich beispielsweise über einen Flansch am vorderen Ende des inneren Stützschildes am bereits hergestellten Tunnelausbau aus Bauteilen abstützen.

Die im Rahmen der Erfindung verwendbaren Bauteile sind insbesondere Fertigbauteile aus Stahlbeton, die eine im wesentlichen kreisringsektorförmige Querschnittsform besitzen. An ihrer Außenseite weisen diese Bauteile einander bevorzugt diagonal gegenüberliegende, zum Rand hin offene Aussparungen (Vertiefungen) auf, in denen die Bewehrung freiliegt, wobei die Bewehrung sowohl in Umfangsrichtung (quer zur Achse der Krümmung der Bauteile), als auch in Achsrichtung (in Richtung der Achse der Krümmung der Bauteile) ausgerichtete Bewehrungsstäbe vorgesehen sind. Sowohl die in Umfangsrichtung verlaufenden Bewehrungsstäbe, als auch die in Achsrichtung verlaufenden Bewehrungsstäbe stehen über die Bauteile in neben den Aussparungen liegenden Bereichen über. Dieser Überstand ist wenigstens so groß bemessen, wie die Haftlänge dieser Bewehrungsstäbe in Beton. Zusätzlich zu den Standardbauteilen ist ein erster Sonderbauteil, der als erster Bauteil in den Einbauring eingesetzt wird, und ein zweiter Sonderbauteil vorgesehen, der als letzter Bauteil in den sonst fertiggestellten Ring aus Bauteilen eingesetzt wird. Letzterer besitzt zueinander parallel verlaufende, in Richtung der Krümmungsachse ausgerichtete Seitenwände.

Weitere Einzelheiten und Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles einer für das Durchführen des Verfahrens geeigneten Vorrichtung und der beispielhaft dargestellten Bauteile.

Es zeigt:

Fig. 1 in schematischer Darstellung die Gesamtvorrichtung zum Vortreiben eines Tunnels im Längsschnitt;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1;

Fig. 3 bis 7 eine Einzelheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in verschiedenen Phasen des Einbaues eines Bauteiles;

Fig. 8 und 9 Bauteile zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren;

Fig. 10 aneinandergefügte Bauteile;

Fig. 11, 12 Sonderbauteile für Ringbeginn und Ringende;

Fig. 13 in Ansicht einen aus Bauteilen zusammengesetzten Ring;

Fig. 14 einen Einbauring;

Fig. 15 ein inneres Stützschild mit Einbautisch;

Fig. 16 den Einbautisch ohne inneres Stützschild; und

Fig. 17 einen Bauteil auf Zuführschienen.

Zunächst werden anhand der Fig. 8 bis 12 die erfindungsgemäßen Bauteile 15 beschrieben. Diese Bauteile 15 sind bevorzugt Stahlbetonfertigbauteile, die, wie weiter unten noch beschrieben werden wird, mit der Einbauvorrichtung zu Ringen zusammenfügbar sind und welche die tragende Konstruktion der Tunnelröhre, also den Tunnelausbau 9 bilden. Die Bauteile 15 können in Betonfertigteilwerken hergestellt und mit Fahrzeugen zutransportiert werden. In den Bauteilen 15 ist die gesamte Bewehrung 17 des Tunnelausbaues 9 angeordnet. Die Bewehrung 17 ragt jeweils auf einer Längsseite (in Richtung der Achse der Krümmung des Bauteils verlaufende Seite) und einer Breitseite (quer zur Achse der Krümmung des Bauteiles verlaufende Seite) auf Haftlänge des Stahls aus dem Bauteil 15 heraus. Auf der jeweils gegenüberliegenden Seite ist in der Außenseite jedes Bauteils 15 eine Vertiefung vorgesehen. Im Bereich dieser Vertiefung ragt die Bewehrung 17 nur bis zum Rand des Bauteils 15, hat aber vom Boden der Vertiefung einen Abstand. Beim Zusammenfügen der Bauteile 15 überlappen sich die Stäbe der Bewehrung 17 in Längs- und in Querrichtung um Haftlänge. Dies ist in Fig. 10 gezeigt. Fig. 10 zeigt, daß die Stäbe der Bewehrung 17 einander im Bereich 18 in Längsrichtung überlappen. So entsteht ein durchgehendes Bewehrungsnetz, das durch die weiter unten beschriebenen Maßnahmen mit erhärtender Masse, z.B. mit Beton ummantelt wird.

Fig. 11 zeigt einen Sonder-Bauteil 15, der als erster Bauteil 15 beim Herstellen eines Ringes aus Bauteilen 15 verwendet wird. Bei diesem Bauteil 15 gemäß Fig. 11 ist an der Außenseite lediglich eine Vertiefung vorgesehen und die in Umfangsrichtung verlaufenden Stäbe der Bewehrung stehen an beiden Seiten über den Bauteil 15 über. Die in Längsrichtung verlaufenden Bewehrungsstäbe der Bewehrung 17 stehen nur auf der der Aussparung gegenüberliegenden Seite des Bauteils 15 gemäß Fig. 11 über.

Als letzter Bauteil 15 wird die in Fig. 12 gezeigte Sonderform in den Ring eingesetzt. Bei diesem Bauteil 15 stehen nur die in Längsrichtung, also in Richtung der Tunnelachse verlaufenden Bewehrungsstäbe der Bewehrung 17 - nicht aber die in Umfangsrichtung verlaufenden Bewehrungsstäbe - auf einer Seite über den Bauteil 15 über. Dieser Bauteil 15 weist an seiner Außenseite drei Vertiefungen auf und die in Umfangsrichtung verlaufenden Stäbe der Bewehrung 17 stehen über die parallel zur Achse verlaufenden Flächen des Bauteils 14 nicht über. Zudem ist vorgesehen, daß der erste und der vorletzte Bauteil 15 (die in Fig. 13 mit "1" und "15" bezeichneten Bauteile) über eine schräger als eine Radialebene gestellte, in Achsrichtung verlaufende Seitenfläche und der letzte Bauteil 15 über zueinander parallele Seitenflächen (zur Achse parallel verlaufende Seitenflächen) verfügen, damit der Ring aus Bauteilen 15 vom Inneren des Ringes her zusammengesetzt werden kann.

Nachfolgend werden die einzelnen Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt ein äußeres Stützschild 3, das eine Stahlrohrkonstruktion ist, die während des Vorbaues den Erddruck aufnimmt und welche Teile der Einbauvorrichtung für die Bauteile 15 trägt. Auf das vordere Ende des äußeren Stützschildes 3 ist ein Abbaukopf 1 aufsetzbar. Der Abbaukopf 1 ist im Ausführungsbeispiel als schräger Schneidering ausgeführt, so daß dieser insbesondere in weichem, nicht tragfähigem Boden einsetzbar ist. Der Winkel der Abschrägung ist so gewählt, daß kein Material des Bodens aus dem oberen Bereich ausbrechen kann.

Anstelle des Schneidringes sind auch andere Vorrichtungen einsetzbar. Das Erdmaterial, das im Abbaubereich 2 mit einer Baumaschine ausgegraben wird, kann mit Hilfe von Förderbändern und/oder Fahrzeugen aus der Röhre transportiert werden. Bei den Grabarbeiten ist nicht über die gedachte Verlängerung der Außenfläche des äußeren Stützschildes 3 hinaus zu graben, damit hinter dem äußeren Stützschild 3 keine Hohlräume entstehen. Es soll also das Erdmaterial am äußeren Stützschild 3 von allen Seiten her möglichst satt anliegen.

Während der Abbauarbeiten wird das äußere Stützschild 3 mit Hilfe von Vorschubvorrichtungen, die beispielsweise Hydraulikzylinder 4 sind, kontinuierlich vorgetrieben. Damit entsteht im Abbaubereich 2 kein Bereich der einbrechen könnte, da das äußere Stützschild 3 das Erdmaterial stützt.

Das Einrichten und Steuern des äußeren Stützschildes 3 erfolgt ebenfalls über die Vorschubvorrichtungen 4, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel drei Vorschubvorrichtungen 4 in Form von Hydraulikzylindern vorgesehen sind. Diese Hydraulikzylinder 4 sind gleichmäßig über den Umfang des äußeren Stützschildes 3 angeordnet und mit diesem verbunden. Die Hydraulikzylinder 4 sind wahlweise mit gleichem Druck und gleicher Geschwindigkeit oder mit unterschiedlichem Druck und mit unterschiedlicher Geschwindigkeit ausfahrbar.

Für jede Richtungsänderung des Vortriebes sind die entsprechenden Änderungen der Abmessungen der Bauteile 15 im voraus zu berechnen.

Die Hydraulikzylinder 4 stützen sich auf dem vorderen Ende eines inneren Stützschildes 8 über einen dort vorgesehenen, nach außen abstehenden Ringflansch ab. Das vordere Ende des inneren Stützschildes 8 ist in Fig. 15 dargestellt. Das innere Stützschild 8 kann ein Stahlrohr sein.

Das innere Stützschild 8 trägt Teile der Einbauvorrichtung für die Bauteile 15 und es dient als Schutzschalung während der Arbeiten.

Am vorderen Ende des Stützschildes 8 ist im unteren Bereich und hinter dem Flansch eine rechteckige Ausnehmung 22 vorgesehen, über die beim Einbau die Bauteile 15 in einen Einbauring 6 (Fig. 14) absenkbar sind.

Damit die Bauteile 15 untereinander fest verbunden werden, und während des Vortriebes kein leerer Raum hinter dem äußeren Stützschild 3 entsteht, wird in Abstimmung mit dem Vortrieb des äußeren Stützschildes 3 laufend Beton eingepreßt. Der Vortrieb seinerseits kann auch in Abghängigkeit vom Betondruck gesteuert werden. Wenn beispielsweise der festgelegte Betondruck nicht mehr aufrechtgehalten werden kann, da Hohlräume im Material oder Vertiefungen an der Außenseite der Bauteile 15 aufzufüllen sind, wird der Vorschub, vorzugsweise automatisch, verlangsamt, oder zur Gänze unterbrochen.

Der Beton 16 wird mit einer Betonpumpe über Betonleitungen 7 eingepumpt und über Leitungen im hinteren Abschnitt des äußeren Stützschildes 3 in den Raum zwischen den zum Tunnelausbau 9 zusammengefügten Bauteilen 15 und dem Ausbruch geleitet.

Der Druck des Betons 16 wird beim Einpumpen so gewählt, daß der Erddruck, der zunächst vom äußeren Stützschild 3 getragen wird, vom Betondruck aufgefangen wird. So ist auch im Bereich hinter dem hinteren Ende des äußeren Stützschildes 3 gewährleistet, daß in keiner Phase des Vortriebes Erde freisteht und einbrechen kann.

Über den Abbaubereich 2 eindringendes Grundwasser oder Wasser aus längslaufenden Wasseradern wird durch das Querschild 10 im Bereich vor dem Einbauring 6 abgesperrt und kann mit Hilfe von Pumpen aus dem Tunnelrohr gepumpt werden.

Um das Auffüllen der Aussparungen an der Außenseite der Bauteile 15 sicherzustellen, können im äußeren Stützschild 3 Betonleitungen 23 vorgesehen sein, die an der Innenfläche des äußeren Stützschildes 3 ausmünden. Damit wird verhindert, daß der Betondruck hinter dem äußeren Stützschild 3 plötzlich abfällt, wenn das äußere Stützschild 3 bei seiner Vorwärtsbewegung Aussparungen an der Außenseite der Bauteile 15 freigibt. Bevorzugt ist dabei, daß pro Bauteil 15 zwei seitliche Betonleitungen 23 vorgesehen sind.

Das Austreten von Beton 16 oder einer Zementschlämme in den Bereich des Einbauringes 6 kann durch geeignete Dichtungsmaßnahmen am äußeren Stützschild 3 vor den seitlichen Betonleitungen 23 unterbunden werden.

Die Betonleitung 7 ist im inneren Stützschild 8 in Richtung der Längsachse beweglich gehaltert, da das innere Stützschild 8 unabhängig vom äußeren Stützschild 3 bewegt werden kann. Die Leitung 7 ist mit einem ringförmigen Kanal im äußeren Stützschild 3 verbunden, von dem mehrere achsiale Leitungen (Kanäle), die zum hinteren Ende des Stützschildes 3 führen, ausgehen.

Bevorzugt ist es, wenn das innere Stützschild 8 ab dem Bereich der Ausnehmung 22 durch die Bauteile 15 in den Einbauring 6 gelegt werden, einen geringfügig kleineren Durchmesser aufweist, damit die Bewegungen leicht durchführbar sind.

Fig. 1 zeigt das äußere Stützschild 3 in der Stellung (eingefahrene Hydraulikzylinder 4) in der der Einbau eines Ringes aus Bauteilen 15 durchgeführt wird. In dieser Stellung sind die Hydraulikzylinder 4 eingefahren, so daß das innere Stützschild 8 mit seinem Ringflansch maximal in das hintere Ende des äußeren Stützschildes 3 eingefahren ist. Die Kolben der Hydraulikzylinder 4 sind mit dem Flansch des inneren Stützschildes 8 zug- und druckfest verbunden.

Fig. 3 zeigt in größerem Maßstab die Stellung des äußeren Stützschildes 3 und des inneren Stützschildes 8 von Fig. 1 noch einmal. Fig. 3 zeigt auch einen Einbautisch 11, der auf dem inneren Stützschild 8 aufgebaut ist, und sich über dem Einbauring 6 befindet.

Der Einbautisch 11 ist in Fig. 16 noch einmal im Schrägriß gezeigt. Mit Hilfe des Einbautisches 11 werden Bauteile 15, die über Zuführschienen 14 bis zum Einbautisch 11 herangefördert werden können, vom Einbautisch 11 übernommen.

Ein Ausführungsbeispiel für die Zuführschienen 14 ist in Fig. 17 gezeigt. Diese Zuführschienen 14 besitzen Rollen zum Abstützen der heranzufördernden Bauteile 15 von unten her und seitliche Führungsrollen, die an den Seitenflächen der Bauteile 15 angreifen.

Der Einbautisch 11 besteht aus einer Rahmenkonstruktion mit zwei Schienen 20, in denen ein Einbauwagen 21 auf Rollen verfahrbar geführt ist. Auf dem Einbauwagen 21 sind zwei Hydraulikzylinder 12 aufgebaut, die Hebekrallen 13 aufweisen, die an Ringen in der konkaven Innenseite der Bauteile 15 angreifen können, um Bauteile 15 anzuheben und abzusenken.

Der Einbauring 6, der in Fig. 14 im Schrägriß gezeigt ist, dient zur Aufnahme der Bauteile 15 in ihrer richtigen Position und dem Einbau derselben.

Der Einbauring 16 besteht aus einem Stahlrohr, das so bemessen ist, daß es einen vollständigen Ring aus Bauteilen 15 aufnehmen kann. An einem Endflansch des Einbauringes 6 ist innen ein Zahnkranz 24 vorgesehen, mit dem ein Ritzel eines Getriebemotors 5 kämmt, so daß der Einbauring 6 (schriftweise) gedreht werden kann. Der Einbauring 6 ist über Rollen 28 in Nuten in der Innenseite des äußeren Stützschildes 3 verdrehbar gelagert. Dabei sind zwei Reihen von Rollen 28 vorgesehen. An der Innenfläche des Einbauringes 6 sind keilförmige Führungsleisten 25 angebracht, die das seitliche Verrutschen von Bauteilen 15 verhindern und eine genaue Passung des im Einbauring 6 hergestellten neuen Ringes aus Bauteilen 15 mit einem bereits eingebauten Ring aus Bauteilen 15 sicherstellen. Um bei einer Relativbewegung zwischen Einbauring 6 und innerem Stützschild 8 zu erlauben, sind an der Außenseite des Endflansches des inneren Stützschildes 8 V-förmige Ausschnitte vorgesehen, durch welche die Rippen 25 treten, wenn sich das innere Stützschild 8 relativ zu dem Einbauring 6 bewegt.

Beim Einsetzen von Bauteilen 15 in den Einbauring 6 wird wie im folgenden anhand der Fig. 3 bis 7 beschrieben, vorgegangen. In Fig. 3 ist gezeigt, daß das innere Stützschild 8 in seiner vordersten Position ist und die Hydraulikzylinder 4 ganz eingefahren sind. Die Bauteile 15 werden auf den Zuführschienen 14 bis unter den Einbautisch 11 bewegt. Der Einbauwagen 21 des Einbautisches 11 wird über einen am Ende der Zuführschienen 14 liegenden Bauteil 15 bewegt. Der Bauteil 15 wird mit den Hebekrallen 13 aufgenommen und durch Betätigen der Zylinder 12 angehoben. Hierauf wird der Einbauwagen 21 zusammen mit dem Bauteil 15 bis in den Einbauring 6 vorbewegt und der Bauteil 15 anschließend durch die rechteckige Ausnehmung 22 des inneren Stützschildes 8 auf den Einbauring 6 abgesenkt (Fig. 4). Die Hebekrallen 13 werden vom Bauteil 15 gelöst, angehoben, und der Einbauwagen 21 zurückbewegt, so daß er zur Aufnahme des nächsten Bauteils 15 bereit ist. Hierauf wird der Einbauring 6 mit Hilfe des Getriebemotors 5 um eine Position weitergedreht, so daß er in der für die Aufnahme des nächsten Bauteils 15 richtigen Stellung ist.

Dieser Ablauf wird so lange wiederholt, bis der Einbauring 6 innen mit einem Ring aus Bauteilen 15 ausgefüllt ist.

Dabei ist darauf zu achten, daß als erster Bauteil ein Bauteil gemäß Fig. 11, in weiterer Folge Teile gemäß Fig. 8 und 9 und als letzter Bauteil ein Bauteil gemäß Fig. 12 verwendet wird, so daß ein Ring aus Bauteilen 15 hergestellt ist, wie dies in Fig. 13 gezeigt ist. Fig. 13 zeigt auch, daß die in Fig. 13 mit "1" und "15" bezeichneten Bauteile an ihrer Seite, die dem letzten Bauteil 15 gemäß Fig. 12 benachbart sind, mehr abgeschrägt ist als die Bauteile gemäß Fig. 8 und 9 und daß der Bauteil gemäß Fig. 12 zueinander parallele Seitenflächen aufweist, damit er eingesetzt werden kann.

Fig. 13 zeigt einen Querschnitt eines zusammengesetzten Ringes aus Bauteilen 15, wobei die strichlierten Linien die notwendige Ausrichtung der Seitenflächen der Bauteile 15 zeigen. Die dünnen Linien zeigen die Ringbewehrung 17 und ihre seitlichen Überstände an. Die in die Bauteile eingetragenen Nummern "1" bis "16" geben die Reihenfolge des Einbaues der Bauteile 15 an.

Es ist darauf hinzuweisen, daß bei Verwendung der Bauteile 15 gemäß Fig. 8 bis 12 nach dem Absenken eines Bauteils 15 in den Einbauring 6 der Einbauring 6 geringfügig zurückzudrehen ist, damit die Seitenflächen der Bauteile 15 satt aneinanderliegen.

Fig. 5 zeigt, wie durch das Ausfahren der Hydraulikzylinder 4 der Ring aus Bauteilen 15 vom Flansch am vorderen Ende des inneren Stützschildes 8 an den bereits hergestellten Tunnelausbau 9 aus Bauteilen 15 angefügt wird. Die Längsbewehrungen der Bauteile 15 überlappen sich dabei um Haftlänge, wodurch auch in Längsrichtung des Tunnelausbaues 9 eine durchgehende Bewehrung entsteht.

Fig. 6 zeigt, wie ab diesem Zeitpunkt durch das weitere Ausfahren der Hydraulikzylinder 4 das äußere Stützschild 3 weiter vorgeschoben wird.

Fig. 7 zeigt, wie durch das Einziehen der Hydraulikzylinder 4 das innere Stützschild 8 nachgezogen wird, u.zw. so weit, bis die Ausnehmung 22 am vorderen Ende des inneren Stützschildes 8 wieder über dem Einbauring 6 zu liegen kommt, so daß mit dem Herstellen des nächsten Ringes aus Bauteilen 15 begonnen werden kann.

Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt dargestellt werden:

Zum Herstellen von Tunnelröhren aus Fertigteilen 15, welche die gesamte Bewehrung der Tunnelröhre in sich tragen, werden Fertigteile 15 verwendet, die so ausgebildet sind, daß sich die Bewehrungen beim Zusammensetzen der Teile 15 sowohl in Längs-, als auch in Querrichtung um die Haftlänge des Bewehrungsstahles überlappen.

Beim Einbau der Fertigteile kommt eine Einbauvorrichtung mit einem Einbauring 6 zum Einsatz, mit der die Fertigteile 15 maschinell zu einem Ring zusammengesetzt und an die Tunnelröhre 9 angefügt werden.

Für den Vortrieb wird als äußeres Stützschild 3 eine Stahlrohrkonstruktion verwendet, die mit Hydraulikpressen 4 vorgetrieben wird, während Erdmaterial im Inneren des Rohres ausgegraben wird. Die Hydraulikpressen 4 stützen sich dabei auf den schon zusammengesetzten Tunnelausbau 9 ab. Die Fertigteile 15 werden jeweils am vorderen Ende des Tunnelausbaues 9 aufgesetzt. Die Bereiche der sich überlappenden Bewehrung, und der Hohlraum hinter dem äußeren Stützschild 3 werden mit Beton ausgepreßt.

Claims

Verfahren zum Vortreiben und Ausbauen von Tunnel oder Stollen, bei dem am vorderen Ende eines Vortriebsschildes Material abgebaut und entfernt wird, bei dem am hinteren Ende des Vortriebsschildes ein Tunnelausbau hergestellt wird, und bei dem in den Raum zwischen Tunnelausbau und Ausbruch eine erhärtende Masse eingepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Vortriebsschild als äußeres Stützschild (3) an der Innenfläche des Ausbruches entlanggleitend vorgetrieben wird, daß der Tunnelausbau (9) aus Bauteilen (15) besteht, die in einem Einbauring (6) zu Ringen zusammengesetzt werden, wobei die Bauteile (15) von innen her durch ein inneres Stützschild (8) abgestützt werden, daß ein aus Bauteilen (15) zusammengesetzter Ring entlang des inneren Stützschildes (8) in Anlage an vorher hergestellten Tunnelausbau (9) verschoben wird und daß das äußere Stützschild (3) relativ zu dem inneren Stützschild (8) vorgeschoben wird, während in den Raum zwischen Ausbruch und Tunnelausbau (9) erhärtende Masse (16) eingepreßt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbauring (6) nach dem Einsetzen eines Bauteiles (15) um einen Schritt weitergedreht wird, daß dann der nächste Bauteil (15) in den Einbauring (6) eingesetzt wird, bis ein in sich geschlossener Ring aus Bauteilen (15) hergestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Bauteilen (15) hergestellter Ring aus dem Einbauring (6) mit Hilfe der Vorschubvorrichtung (4) für das äußere Stützschild (3) unter Mitbewegen des inneren Stützschildes (8) in Anlage an vorher hergestellten Tunnelausbau (9) bei stillstehendem, äußerem Stützschild (3) herausgeschoben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile (15) von innen her in den Einbauring (6) eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Anlegen eines Ringes aus Bauteilen (15) am vorher hergestellten Tunnelausbau (9) das äußere Stützschild (3) mit Hilfe der Vorschubvorrichtung (4), die sich am Tunnelausbau (9) abstützt, bei stillstehendem, innerem Stützschild (8) relativ zu diesem weiter vorgetrieben wird, während Bodenmaterial abgebaut wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des Vortriebsschrittes des äußeren Stützschildes (3) mit Hilfe der mit dem Stützschild (8) verbundenen Vorschubvorrichtung (4) das innere Stützschild (8) am Tunnelausbau (9) entlang gleitend vorgezogen wird, bis sein vorderes Ende innerhalb des Einbauringes (6) angeordnet ist.
Vorrichtung zum Vortreiben und Ausbauen von Tunnel oder Stollen, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Vortriebsschild, mit einer Einbauvorrichtung für den Ausbau des Tunnels, wobei das Vortriebsschild mit einer Vorschubvorrichtung, die sich auf den Tunnelaufbau abstützt, vortreibbar ist, und mit einer Einrichtung, um in den Raum zwischen Tunnelaufbau und Ausbruch erhärtende Masse einzupressen, dadurch gekennzeichnet, daß das Vortriebsschild als an der Innenfläche des Ausbruchs anliegendes, äußeres Stützschild (3) ausgebildet ist, daß am hinteren Ende des äußeren Stützschildes (3) ein am Ausbau (9) von innen her anliegendes, inneres Stützschild (8) vorgesehen ist, daß im äußeren Stützschild (3) ein drehbar gelagerter Einbauring (6) vorgesehen ist, daß im Bereich des vorderen Endes des inneren Stützschildes (3) eine Vorrichtung (11) zum Umsetzen von Bauteilen (15), die für das Herstellen des Tunnelausbaus (9) bestimmt sind, in den Einbauring (6) vorgesehen ist, und daß das innere Stützschild (3) relativ zum Stützring (6) verschiebbar ist, um einen im Stützring (6) hergestellten Ring aus Bauteilen (15) in Anlage an den vorher hergestellten Tunnelausbau (9) zu verschieben.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbauring (6) in dem dem inneren Stützschild (8) benachbarten Bereich des äußeren Stützschildes (3) gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Stützschild (8) mit Hilfe der Vorschubvorrichtung (4) gegenüber dem äußeren Stützschild (3) in Achsrichtung verschiebbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß am vorderen Ende des inneren Stützschildes (8) ein Flansch vorgesehen ist, mit dem die Vorschubvorrichtung (4) zug- und druckfest verbunden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Einbauring (6) ein Antrieb (5) zum Verdrehen desselben zugeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzvorrichtung ein Einbautisch (11) ist, der mit Hilfe von Greifklauen (13) herangeförderte Bauteile (15) aufnimmt und durch eine Aussparung (22) im vorderen Ende des inneren Stützschildes (8) nach unten in den Einbauring (6) ablegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenfläche des Einbauringes (6) Stützleisten (25) vorgesehen sind, zwischen welche jeweils ein Bauteil (15) abzusetzen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende des inneren Stützschildes (8) von innen her an im Einbauring (6) angeordneten Bauteilen (15) anliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenfläche des Einbauringes (6) Rollen (28) gelagert sind, die in Nuten an der Innenseite des hinteren Bereiches des äußeren Stützschildes (3) laufen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifklauen (13) des Einbautisches (11) über einen Schlitten (21) in Achsrichtung in Schienen (20) verschiebbar sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich des inneren Stützschildes (8) Laufschienen (14) für das Heranfördern von Bauteilen (15) vorgesehen sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß im hinteren Abschnitt des äußeren Stützschildes (3) und am hinteren Rand des äußeren Stützschildes (3) ausmündende Leitungen für das Zuführen erhärtender Masse (16) in den Raum zwischen Ausbruch und Tunnelausbau (9) vorgesehen sind.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß von der Leitung zum Zuführen erhärtender Masse radial nach innen ausmündende Leitungsäste (23) ausgehen.
Bauteil zur Verwendung bei dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder in der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Bauteil (15) eine im wesentlichen kreisringsegmentförmige Querschnittsform besitzt, daß in dem Bauteil (15) eine Bewehrung (17) vorgesehen ist, die in Achsrichtung und in Umfangsrichtung verlaufende Bewehrungsstäbe aufweist, daß die Bewehrung (17) über zwei einander benachbarte Seitenflächen des Bauteils (15) übersteht und daß der Bauteil (15), auf der der überstehenden Bewehrung (17) gegenüberliegenden Seite jeweils eine Vertiefung aufweist.
Bauteil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Bauteil (15) ein Fertigbauteil aus Stahlbeton ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Überstand der Bewehrung (17) wenigstens der Haftlänge von Bewehrung in Beton entspricht.
Bauteil nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß an der konkav gekrümmten Innenfläche der Bauteile (15) Anschlußstellen für ein Hebezeug vorgesehen ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen kreisringförmigen, quer zur Achse der Krümmung stehenden Seitenflächen der Bauteile (15) gestuft sind.
Bauteil nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrung (17) im Bereich der Vertiefungen nur bis zu den Rändern des Bauteils (15) ragt.
Bauteil nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster beim Herstellen eines Ringes aus Bauteilen (15) für einen Tunnelausbau zu verwendender Bauteil (15) an seiner Außenseite nur eine Vertiefung aufweist und daß die in Umfangsrichtung (quer zur Achse der Krümmung) verlaufenden Teile der Bewehrung (17) an beiden Seiten über den Bauteil (15) übersteht.
Bauteil nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine in Achsrichtung (in Richtung der Achse der Krümmung) verlaufende Seitenfläche des Bauteils (15) von einer Radialebene nach innen abweichend schräggestellt ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß ein als letzter Bauteil (15) in einen Ring aus Bauteilen (15) einzusetzender Bauteil (15) zueinander parallele, in Achsrichtung (in Richtung der Achse der Krümmung) verlaufende Seitenflächen aufweist.
Bauteil nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Bauteil (15) an seiner Außenfläche drei Vertiefungen aufweist und daß nur die in Achsrichtung verlaufenden Teile der Bewehrung (17) über den Bauteil (15) übersteht.