EP4063615A1 - Tunnelbohranordnung und verfahren zum erstellen eines tunnels - Google Patents

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Publication number
EP4063615A1
EP4063615A1 EP22162894.4A EP22162894A EP4063615A1 EP 4063615 A1 EP4063615 A1 EP 4063615A1 EP 22162894 A EP22162894 A EP 22162894A EP 4063615 A1 EP4063615 A1 EP 4063615A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gripper
tunnel
longitudinal direction
tunnel boring
beam arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP22162894.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Engleithner
Bernd Hofmann
Thomas Winkler
Roland Eder
Emanuel Guggenbichler
Matthias Türtscher
Tamas Cserno
Martin Lechner
Nemanja Prorok
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
G Hinteregger & Soehne Baugesellschaft MBH
Porr Bau GmbH
Original Assignee
G Hinteregger & Soehne Baugesellschaft MBH
Porr Bau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by G Hinteregger & Soehne Baugesellschaft MBH, Porr Bau GmbH filed Critical G Hinteregger & Soehne Baugesellschaft MBH
Publication of EP4063615A1 publication Critical patent/EP4063615A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • E21D9/1093—Devices for supporting, advancing or orientating the machine or the tool-carrier
    • 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
    • E21D9/02—Driving inclined tunnels or galleries
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
    • E21D9/0621—Shield advancing devices
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
    • E21D9/08—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
    • E21D9/08—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield
    • E21D9/087—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines

Definitions

  • the invention relates to a tunnel boring assembly comprising a tunnel boring machine, a launch beam assembly and a connecting device.
  • the invention relates to a method for creating a tunnel.
  • the invention relates to a tunnel boring arrangement which enables a tunnel boring machine to be started up without a launch tube.
  • the tunnel boring machine is preferably a gripper tunnel boring machine.
  • such a tunnel boring machine can be used when the predicted compressive strength of the rock is so high that no roadheader can be used.
  • Such Gripper tunnel boring machines are known from the prior art and comprise a rotatably driven boring head which is pressed against the tunnel face so that the cutters or cutting rollers of the boring head break up the rock.
  • the crushed pieces of rock are attached to the back of the drill head Paddle wheels or scrapers are transported to a conveyor belt and transported away from there in the longitudinal direction to the rear.
  • a cylindrical shield is provided immediately behind the drill head, which extends from the base area to the roof area. In the area of this sign or directly behind the sign, the first safety measures can be taken for the borehole that has been created.
  • the gripper device has a central part and at least two grippers that can be extended laterally from the central part. These grippers can brace themselves laterally on the previously excavated tunnel wall in order to fix the tunnel boring machine in the longitudinal direction.
  • such a tunnel boring machine includes a propulsion device which attaches to the drill head or the shield on the one hand and to the gripper device on the other hand.
  • the propulsion device is supported on the gripper device in order to press the drill head against the tunnel face.
  • the gripper device of conventional tunnel boring machines thus requires a tunnel wall running on both sides, on which it can be supported.
  • a starting tube formed by blasting is formed in advance, into which the tunnel boring machine can then be introduced so that the grippers can brace themselves laterally on this starting tube.
  • it is not possible to form a launch tube because the structural conditions do not permit such a launch tube or, for example, because conventional methods for forming the launch tube cannot be used. This is the case, for example, if other structures in the immediate vicinity would be endangered by the blasting or also in the case of steeply ascending or branching tunnel branches for which conventional devices cannot create the launch tubes at the desired inclination.
  • So-called seesaw constructions are known for starting up tunnel boring machines in steeply ascending starting tubes, in which the front part of a tunnel boring machine is placed on a seesaw and tilted upwards in order to continue drilling in this upward direction.
  • this is associated with increased effort.
  • the object of the invention to provide an arrangement and a method which enable efficient start-up operation of a tunnel boring machine. This includes, in particular, that the start-up operation can take place without starting tubes. In particular, this also includes the fact that the start-up operation can be carried out without gripping. In addition, it should be possible for a rocker device for tilting the tunnel boring machine to be omitted.
  • the grippers of the gripper device are pulled in the direction of the central part or are arranged at a distance from the tunnel wall and are therefore free or not braced.
  • the tunnel boring assembly includes at least one longitudinally extending launch beam assembly that is fixed in place.
  • the tunnel boring arrangement preferably comprises a connecting device, by means of which the gripper device is coupled to the starting beam arrangement in the longitudinal direction during start-up operation when the propulsion device presses the drill head against the tunnel face.
  • the connecting device for the detachable coupling of the gripper device to the approach beam arrangement is set up at a plurality of coupling points along the approach beam arrangement.
  • the propulsion device engages in the starting operation via the gripper device and the connecting device on the starting beam arrangement in order to press the drill head against the tunnel face when the connecting device is coupled and to pull the gripper device and the connecting device step by step in the longitudinal direction when the connecting device is decoupled.
  • start-up beam arrangement acts as an abutment for the longitudinal and rotational forces emanating from the propulsion device and the drill head during start-up operation.
  • start-up beam arrangement acts as the only abutment for the longitudinal and rotational forces emanating from the propulsion device and the drill head during start-up operation.
  • the grippers of the gripper device are arranged freely or unbraced during the start-up operation and in particular not to be braced against the tunnel wall.
  • the launch beam arrangement is attached to the ground or to the tunnel floor.
  • the connecting device is attached to the central part of the gripper device.
  • At least one gripper counter-holder is assigned to at least one gripper, which supports the gripper against the forces acting on the gripper from the propulsion device.
  • the at least one gripper counter-holder is arranged behind the respective gripper, viewed in the longitudinal direction, and supports the gripper from behind against the forces acting on the gripper from the propulsion device.
  • the gripper counter-holder is provided in addition to the hydraulic cylinder of the respective gripper.
  • the starting beam arrangement has an upwardly curved transition curve running in the longitudinal direction and, if necessary, a steep section which runs obliquely upwards and adjoins this transition curve.
  • an auxiliary driving device which, at least during a partial area of the starting process, acts on the one hand in the base area of the shield of the drill head and on the other hand is detachably connected to the starting beam arrangement.
  • the tunnel boring arrangement can include one or more anti-slip devices.
  • These anti-slip devices can be connected on the one hand to the starting beam arrangement and on the other hand to the tunnel boring machine in order to improve the support and in particular to prevent slipping back.
  • the anti-slip device can be designed as a drill head safety device.
  • a tipping device can be provided, which ensures that parts of the tunnel boring machine or the following anti-tipping device are protected from tipping up plate-shaped or strut-shaped bodies that detachably connect the respective part to be protected from tipping over to the starting beam arrangement.
  • a retightening device can be provided at least temporarily, which can actively retighten or move parts of the tunnel boring machine.
  • a towing device comprises a hydraulic cylinder which can be attached to the starting beam arrangement on the one hand and to a component of the tunnel boring machine on the other hand.
  • the trailer of the tunnel boring machine can be retightened or the retightening of the trailer can be assisted.
  • the towing device and/or the towing safety device prevent the trailer from lifting off the ground.
  • Such a retightening device can be particularly advantageous when a transition bend is provided through which the entire tunnel boring machine has to be pulled.
  • a re-tightening device can preferably be provided in the area of the transition bend.
  • the retightening device can optionally be connected to that component of the tunnel boring machine that is currently in the area of the retightening device.
  • the method according to the invention is carried out in particular by a tunnel boring arrangement according to the invention.
  • the gripper device is coupled to the starting beam arrangement in the longitudinal direction during start-up operation, and that the propulsion device is then actuated, as a result of which the drill head is pressed against the working face and the tunnel boring machine is supported on the starting beam arrangement in the longitudinal direction via the connecting device.
  • the tunnel boring machine is moved during delivery or in the start-up operation along an upwardly curved transition curve of the start-up beam arrangement and possibly further into a steep section adjoining this transition curve that runs obliquely upwards.
  • the drill head If necessary, provision is made for the drill head to be held, moved and/or tilted at least temporarily by an auxiliary propulsion device during infeed or during start-up operation.
  • the back-up of the tunnel boring machine is connected to the tunnel boring machine during delivery or in the start-up operation.
  • the steep section has an incline of 20 to 50°, in particular of 30 to 40°.
  • the diameter of the excavated tunnel is between 3m and 8m, in particular between 4m and 7m, preferably between about 4m and 6m.
  • the arrangement is suitable for a flying approach, that is to say without gripper bracing, in particular without an approach tube.
  • the propulsion force introduced by the propulsion device is supported on the starting beam arrangement via the connecting device.
  • the drilling forces that is to say in particular the longitudinal forces of the propulsion device and the torque of the rotation of the drill head, are absorbed by the starting beam arrangement during the starting operation. Particularly in the case of operation without a gripper, these forces are absorbed almost entirely by the starting beam arrangement. If necessary, provision can be made for the tunnel boring machine to be supported on the tunnel wall via the grippers in addition to the starting beam arrangement, as soon as a suitable starting tube is available.
  • the propulsion device is supported exclusively on the clamped gripper device and in particular not on the starting beam arrangement during normal operation during the drilling stroke.
  • the tunnel boring machine includes a stepping device that enables support when or while the gripper device is in its retracted position and is in particular being pulled up.
  • the stroke length can be between 1 m and 2 m, for example, preferably around 1.5 m.
  • the tunnel boring machine can thus be moved step by step over several strokes.
  • a reinforced concrete foundation is preferably provided, on which the launch beam arrangement is attached.
  • the starting beam arrangement comprises two starting beams running in the longitudinal direction.
  • the approach beams preferably run parallel to one another in the longitudinal direction.
  • connection device is coupled to the launch beam arrangement via bolts engaging in a form-fitting manner in bolt openings in the launch beam arrangement.
  • the starting beam arrangement comprises a multiplicity of bolt openings which are arranged in a row in particular along the longitudinal direction.
  • the launch beam arrangement comprises a plurality of assembly devices with which the launch beams are attached to the concrete foundation.
  • the start-up beams can comprise a row of bolt openings, via which a bolt connection to the mounting device or mounting devices can be established.
  • a flexible assembly of the starting beam arrangement can preferably take place.
  • the connecting device can be flexibly coupled to the approach beam arrangement at different points.
  • the connecting device comprises a plurality of U-shaped or at least L-shaped mounting feet which enclose part of the starting beam arrangement, in particular one starting beam each, in order to produce a lateral form-fitting mounting of the connecting device in relation to the starting beam arrangement.
  • the form-fitting connection of the connecting device to the launch beam arrangement can take place in particular via bolts that are guided through the side walls of these mounting feet and through the bolt openings of the launch beam arrangement. By removing the bolts, the connecting device can be shifted in the longitudinal direction relative to the launch beam arrangement.
  • connection device is preferably attached to the central part of the gripper device.
  • the connecting device is firmly connected to the central part of the gripper device.
  • the connecting device is also pulled along as a result.
  • the connecting device is preferably displaced along the starting beam arrangement, with the connecting device being guided by the mounting feet encompassing the starting beam arrangement.
  • FIG. 1 shows a schematic oblique view of components of an arrangement according to the invention.
  • Figures 2a to 2c show three different positions of the arrangement during start-up in a schematic view.
  • Figures 3a and 3b show two different positions of the arrangement when delivering the tunnel boring machine in a schematic view.
  • FIG. 4 shows a schematic side view of the launch beam arrangement.
  • figure 5 shows a schematic sectional view of the arrangement in the area of the approach beam arrangement.
  • tunnel boring machine 1 drill head 2
  • gripper device 3 central part 4
  • gripper 5 tunnel wall 6
  • longitudinal direction 7 propulsion device 8
  • tunnel face 9 launch beam arrangement 10
  • connecting device 11 coupling points 12
  • tunnel floor 13 Gripper counter-holder 14
  • auxiliary propulsion device 15 approach beam 16, assembly foot 17, bolt opening 18, bolt 19, assembly device 20, guide surface 21, shield 22, trailer 23, transition bend 24, steep section 25, drill head safety device 26.
  • FIG. 1 shows a schematic oblique view of components of a tunnel boring arrangement according to the invention.
  • the arrangement includes a tunnel boring machine 1, but only selected components are shown.
  • the tunnel boring machine 1 comprises a boring head 2 which can be driven or is driven in rotation about an axis running in the longitudinal direction 7 .
  • roller bits or cutting rollers are provided, which are pressed against the tunnel face 9 in order to break up the rock or the soil and create a tunnel bore.
  • the tunnel boring machine 1 includes a gripper device 3.
  • the gripper device 3 includes a central part 4 and several, in this case two, on the side Grippers 5 that can be extended and retracted from the central part 4.
  • the grippers 5 can be extended from the central part 4 in order to brace the gripper device 3 against a previously excavated tunnel wall 6. This lateral bracing fixes the tunnel boring machine 1 or the gripper device 3 in a region of the tunnel.
  • a propulsion device 8 acts between the drill head 2 and the gripper device 3 .
  • the propulsion device 8 can change its length in the longitudinal direction 7 in order, on the one hand, to press the drill head 2 against the tunnel face 9 when the gripper device 3 is braced.
  • the propulsion device 8 can pull the gripper device 3 in the longitudinal direction 7 when the gripper device 3 is relaxed, ie not braced. If the gripper device 3 is tightened, it can brace itself again with its grippers 5 in order to carry out a further stroke of the propulsion device 8 and to drive the drill head 2 further into the rock.
  • the basic structure of the tunnel boring machine 1 of all embodiments should preferably correspond to the structure of a conventional gripper tunnel boring machine.
  • the arrangement according to the invention also allows the tunnel boring machine 1 to be advanced without gripper bracing.
  • the tunnel boring arrangement comprises a starting beam arrangement 10 and a connecting device 11.
  • the starting beam arrangement 10 comprises two starting beams 16.
  • the starting beams 16 run parallel to one another and along the longitudinal direction 7.
  • the starting beams 16 are stationarily mounted via mounting devices 20.
  • the launch beam arrangement 10 is attached in the area of the tunnel floor 13 or in the floor area.
  • a concrete foundation is preferably provided, to which the mounting devices 20 are attached.
  • the approach beams 16 are connected to this assembly device 20 .
  • the connection can be made via bolts 19 protruding through bolt openings 18 .
  • the approach beams 16 can be designed in several parts in the longitudinal direction 7, so that modules are formed that can be reused in several tunnel bores.
  • modules By choosing the number and type of modules different approach carrier arrangements 10 can be formed depending on requirements.
  • the connecting device 11 is used.
  • the connecting device 11 can be detachably connected to the launch beam arrangement 10 .
  • the connecting device 11 is connected to the gripper device 3 , in particular to the central part 4 of the gripper device 3 .
  • the propulsion device 8 can now press the drill head 2 against the tunnel face 9 without the need for gripper bracing. If the drill head 2 is driven a certain distance into the rock by the propulsion device 8, the connection between the connecting device 11 and the starting beam arrangement 10 can be released.
  • the connecting device 11 is pulled along with the gripper device 3 in the longitudinal direction 7 in order to be connected again to the starting beam arrangement 10 at a further coupling point 12 located further forward. Then the tunnel boring can be continued.
  • connection device 11 is coupled to the start-up beam arrangement 10 via mounting feet 17 of the connection device 11. These mounting feet 17 can be releasably connected or coupled to the start-up beam arrangement 10. In particular, the coupling occurs again through bolt openings 18 running bolts 19.
  • the connecting device 11 is preferably made for the connecting device 11 to enable a form-fitting coupling with the starting beam arrangement 10 .
  • the mounting feet 17 are U-shaped and open downwards.
  • This longitudinal guide is preferably formed in a form-fitting manner at the side.
  • the coupling in the longitudinal direction 7, which allows the drill head 2 to be advanced by the propulsion device 8, is achieved by a form-fitting coupling, for example by means of bolts 19 and a bolt opening 18, is made possible.
  • the gripper device 3 is clamped to the tunnel wall 6 via the grippers 5. Since the grippers 5 are held essentially stationary on the tunnel wall 6 by the bracing, it is advantageous for mechanical reasons to have the propulsion device 8 attached to the grippers 5 .
  • the propulsion device 8 comprises at least one hydraulic cylinder, which attaches at one end to a gripper 5 and at the other end to the drill head 2 or its shield 22 .
  • the propulsion device 8 comprises two hydraulic cylinders, each of which preferably acts on a gripper 5 . As a result, the propulsion device 8 is supported directly on the tunnel wall 6 via the braced grippers 5 .
  • the grippers 5 are arranged at a distance from the tunnel wall 6 and are not braced against the tunnel wall 6 .
  • the power flow emanating from the propulsion device 8 runs in the starting mode via at least one gripper 5 to the central part 4 and from the central part 4 via the connecting device 11 to the starting beam arrangement 10, which is then attached in a stationary manner.
  • the grippers 5 can generally be extended laterally via hydraulic cylinders running transversely.
  • a gripper counter-holder 14 is provided in the present embodiment.
  • the gripper counter-holder 14 is arranged behind the gripper 5 and supports it from behind.
  • the force flow emanating from the propulsion device 8 thus runs via the gripper 5 and the gripper counter-holder 14 to the central part 4 and further via the connecting device 11 and the approach beam arrangement 10.
  • the gripper counter-holder 14 thus moves the gripper 5 in the longitudinal direction 7 against that of the propulsion device 8 outgoing forces supported.
  • the gripper counter-holder 14 preferably runs in the transverse direction of the tunnel boring machine 1, so that the gripper 5 can move in and out unhindered, but is nevertheless supported from behind if this is necessary.
  • also upstream of the gripper 5 Gripper counter-holder 14 can be provided, so that the gripper 5 is guided and/or supported on both sides, ie viewed in the longitudinal direction 7 at the front and rear.
  • the gripper 5 is connected to the tunnel boring machine 1 in all of the embodiments in such a way that the gripper 5 can no longer move in and out at the point in time when the approach beam arrangement 10 acts as the only abutment. If necessary, the connection is designed in such a way that the gripper 5 can be moved in and out again by loosening fastening means, in particular screws. The gripper 5 can thus be releasably fixed in order to prevent extension when the starting beam arrangement 10 acts as an abutment.
  • the gripper counter-holder 14 is preferably rigidly connected to the central part 4 of the gripper device 3 .
  • the gripper counter-holder 14 is preferably provided in addition to those guide devices which are provided for guiding and holding the gripper 5 in conventional tunnel boring machines.
  • the tunnel boring machine 1 comprises a main beam running in the longitudinal direction 7 . Provision is preferably made for the central part 4 of the gripper device 3 to be mounted on the main support such that it can be displaced in the longitudinal direction 7 . In all of the embodiments, it is preferably provided that the tunnel boring machine 1 is designed as a simply braced gripper machine.
  • the Figures 2a, 2b and 2c show different positions of a tunnel boring arrangement according to the invention, in particular during start-up operation.
  • the tunnel walls 6 are so far away from the gripper device 3 that the grippers 5 cannot be braced against the tunnel walls 6 .
  • the tunnel boring machine 1 is supported on a start-up beam arrangement 10 .
  • the tunnel boring machine 1 is detachably coupled to the starting beam arrangement 10 via a connecting device 11 .
  • the connecting device 11 is coupled to the launch beam arrangement 10 at coupling points 12 .
  • the coupling takes place in the longitudinal direction 7 against the forces of the propulsion device 8.
  • the drill head 2 can also be rotated driven, whereby the coupling also occurs transversely to the longitudinal direction 7 in order to support the torque emanating from the drill head 2 .
  • the propulsion device 8 In the position of Figure 2a the propulsion device 8 is in its retracted position. In this, the drill head 2 can be pressed against the tunnel face 9 in order to drive the drill head 2 further into the rock.
  • the drill head 2 is driven further into the rock by a certain amount, so that the tunnel face 9 is arranged further forward when viewed along the longitudinal direction 7 .
  • the connecting device 11 preferably remains coupled to the starting beam arrangement 10 and is therefore not moved in relation to the starting beam arrangement 10 . Only the drill head 2 is rotated and moved further in the longitudinal direction 7 .
  • the connection between the connecting device 11 and the starting beam arrangement 10 is released and the propulsion device 8 pulls the connecting device 11 in the longitudinal direction 7 .
  • the propulsion device 8 pulls the gripper device 3 and the connecting device 11 attached to the gripper device 3 in the longitudinal direction 7 .
  • the connecting device 11 is then reconnected to the starting beam arrangement 10 at a coupling point 12 located further forward in order to carry out a further drilling stroke.
  • a drill head safety device 26 can be provided. This drill head safety device 26 preferably engages on the shield 22 of the drill head 2 and is detachably connected to the launch beam arrangement 10 on the other hand. As a result, the drill head safety device 26 can also be tracked at different points in order to secure the drill head 2 from slipping back.
  • the longitudinal direction 7 follows a transition curve 24 and a steep section 25.
  • Anfahrschul 16 have a transition curve 24 and a steep section 25.
  • the tunnel boring machine 1 is preferably moved along this longitudinal direction 7 .
  • an auxiliary carrier can be provided which increases the curvature of the transition curve 24 or cuts it off geometrically.
  • the back-up 23 of the tunnel boring machine 1 is part of the tunnel boring machine 1 and is pulled along.
  • the tunnel boring machine 1 in a conventional manner—comprises a stepping device that enables support when the gripper device 3 is pulled up.
  • the Figures 3a and 3b show two further positions of the tunnel boring arrangement according to the invention, in particular when the tunnel boring machine 1 is being delivered.
  • the existing tunnel approach can be formed, for example, by blasting or other conventional methods.
  • the launch beam arrangement 10 is attached in the area of the tunnel floor 13 or in the floor area. Subsequently, the tunnel boring machine 1 can be delivered along the approach beam arrangement 10 .
  • step-by-step advancing by the propulsion device 8 can take place, with the gripper device 3 being connected to the starting beam arrangement 10 via the connecting device 11 when the drill head 2 is moved in the longitudinal direction 7 .
  • a geometric position may occur in which the connecting device 11 is lifted off the starting beam arrangement 10. It may not be possible to connect the connecting device 11 to the starting beam arrangement 10 in this position. This position is, for example, in Figure 3b to see.
  • an auxiliary driving device 15 is provided in the present embodiment.
  • This auxiliary propulsion device 15 can be connected on the one hand to the launch beam arrangement 10 and on the other hand to the drill head 2 , in particular the shield 22 of the drill head 2 .
  • the auxiliary propulsion device 15 preferably engages in the sole area of the shield 22 .
  • the auxiliary propulsion device 15 can move the drill head 2 along the longitudinal direction 7 when actuated. Due to the fact that the auxiliary propulsion device 15 acts eccentrically, in particular in the bottom area of the shield 22, the auxiliary propulsion device 15 can also be used to incline the drill head 2 and in particular to direct it upwards.
  • the auxiliary propulsion device 15 thus makes it possible to move the drill head 2 along the transition floor 24 and also to incline it upwards in the direction of the steep section 25 .
  • the auxiliary driving device 15 is preferably provided to transport the tunnel boring machine 1 through the transition floor 24 .
  • the gripper device 3 it is preferably necessary for the gripper device 3 to be fixed in place.
  • the stationary attachment of the gripper device 3 takes place at least partially by connecting the connecting device 11 to the approach beam arrangement 10.
  • the gripper device 3 can be fixed by lateral bracing of the grippers 5 as soon as a suitable tunnel excavation is available.
  • the positions of the tunnel boring arrangement Figures 3a and 3b are in particular positions when delivering or starting the tunnel boring machine 1, these positions occur before those positions that in the Figures 2a to 2c are shown.
  • the 4 12 shows a schematic side view of the launch beam arrangement 10.
  • This comprises at least one launch beam 16 running in the longitudinal direction 7.
  • the launch beam 16 is connected to the ground, in particular to the tunnel floor 13, via a plurality of assembly devices 20. Concrete foundations are preferably provided in the area of the tunnel floor 13 or in the floor area, to which the launch beam arrangement 10 can be rigidly attached.
  • the assembly device 20 is preferably set up for the form-fitting installation of the approach beam 16 on the floor.
  • a plurality of bolt openings 18 are provided, through which bolts 19 run, in order to create a rigid, form-fitting connection of the hitch beam 16 with the assembly device 20 .
  • the assembly device 20 can be connected to the floor, for example, using conventional types of connection, in which case a bolt-dowel connection can be particularly advantageous.
  • the bolt openings 18 are preferably arranged in a row in the lower region of the hitch beam 16 , resulting in a large number of different options for producing a coupling with the assembly device 20 .
  • the dummy beam 16 has a second row of bolt openings 18 located above this lower row of bolt openings.
  • a connection to the connecting device 11 can be established via the upper row of bolt openings.
  • FIG 12 shows a schematic sectional view of some components of the tunnel boring assembly.
  • An approach beam arrangement 10 comprises two approach beams 16 running parallel, which are connected to the ground via mounting devices 20 .
  • an intermediate layer can be inserted between the floor and the mounting devices 20 , which, for example, compensates for uneven floors or enables precise alignment of the mounting device 20 .
  • the assembly devices 20 are designed in particular for the form-fitting holding and fixing of the start-up beams 16 .
  • the connection preferably takes place via bolt openings 18 and bolts 19.
  • the mounting devices 20 preferably comprise a U-shaped section or two upstanding webs, which are each provided with bolt openings 18.
  • the dummy beams 16 also include bolt openings 18 which are preferably aligned with the bolt openings 18 of the mounting device 20 in order to pass a bolt 19 through and make the connection.
  • bolt openings 18 located further up are also provided, which are set up for connection to the connecting device 11 .
  • the connecting device 11, in particular its mounting feet 17, has bolt openings 18 which are arranged in alignment with bolt openings 18 in the approach beam 16 to pass a bolt 19 through and establish a connection or coupling. The coupling can be released again by removing the bolts 19.
  • the mounting feet 17 preferably have a U-shaped profile that is open at the bottom.
  • An approach beam 16 can be arranged in the intermediate space of the U-shaped profile, so that the mounting foot 17 encompasses the approach beam 16 laterally.
  • a lateral form-fitting coupling or a guide in the longitudinal direction 7 is produced.
  • a form-fitting connection device 11 is preferably provided, which is a combination of a bolt 19 with a bolt opening 18 in the present embodiment.
  • the approach beam arrangement 10 preferably has two guide surfaces 21 . These guide surfaces 21 are suitable and/or set up to guide the drill head 2 during start-up operation.
  • the approach beams 16 each have a guide surface 21 .
  • the guide surfaces 21 follow a contour that enables the drill head 2 to be guided centrally.
  • the two approach beams 16 each have an inwardly inclined guide surface 21 in their inner area. This V-shaped or trough-shaped arrangement of the guide surfaces 21 guides the drill head 2 between the two approach beams 16 .

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen eines Tunnels sowie eine Tunnelbohranordnung, mit einer Tunnelbohrmaschine (1), die folgende Komponenten aufweist:- einen drehbar angetriebenen Bohrkopf (2),- eine Grippervorrichtung (3) mit einem Mittelteil (4) und mit zwei seitlich von dem Mittelteil (4) ausfahrbaren Grippern (5) zum seitlichen Verspannen an einer zuvor ausgebrochenen Tunnelwand (6),- eine in Längsrichtung (7) wirkende Vortriebsvorrichtung (8), die mit der Grippervorrichtung (3) verbunden ist, um im Regelbetrieb bei verspannter Grippervorrichtung (3) den Bohrkopf (2) gegen die Tunnelbrust (9) zu drücken und um die Grippervorrichtung (3) in ihrer zurückgezogenen Stellung schrittweise in Längsrichtung (7) nachzuziehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Tunnelbohranordnung, die eine Tunnelbohrmaschine, eine Anfahrträgeranordnung und eine Verbindungsvorrichtung umfasst. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erstellung eines Tunnels.
  • Insbesondere betrifft die Erfindung eine Tunnelbohranordnung, die einen startröhrenfreien Anfahrbetrieb einer Tunnelbohrmaschine ermöglicht. Die Tunnelbohrmaschine ist bevorzugt eine Gripper-Tunnelbohrmaschine.
  • Insbesondere kann eine derartige Tunnelbohrmaschine dann eingesetzt werden, wenn die prognostizierte Druckfestigkeit des Gesteins so hoch ist, dass keine Teilschnittmaschine eingesetzt werden kann.
  • Derartige Gripper-Tunnelbohrmaschinen sind aus dem Stand der Technik bekannt und umfassen einen drehbar angetriebenen Bohrkopf, der an die Tunnelbrust gepresst wird, sodass die Rollenmeißel bzw. Schneidrollen des Bohrkopfes den Fels aufbrechen. Die zerkleinerten Felsteile werden über an der Rückseite des Bohrkopfs angebrachte Schaufelräder bzw. Räumer zu einem Förderband transportiert und dort in Längsrichtung nach hinten abtransportiert.
  • Unmittelbar hinter dem Bohrkopf ist ein zylinderförmiger Schild vorgesehen, der sich vom Sohlenbereich bis in den Firstbereich erstreckt. Im Bereich dieses Schildes bzw. unmittelbar hinter dem Schild können erste Sicherungsmaßnahmen der erstellten Bohrung vorgenommen werden.
  • An diesen Bereich schließt in der Regel ein Bereich der Tunnelbohrmaschine an, in dem die Grippervorrichtung vorgesehen ist. Die Grippervorrichtung weist einen Mittelteil und mindestens zwei seitlich von dem Mittelteil ausfahrbare Gripper auf. Diese Gripper können sich seitlich an der zuvor ausgebrochenen Tunnelwand verspannen, um die Tunnelbohrmaschine in Längsrichtung zu fixieren.
  • Zudem umfasst eine derartige Tunnelbohrmaschine eine Vortriebsvorrichtung, die einerseits an dem Bohrkopf bzw. dem Schild und andererseits an der Grippervorrichtung ansetzt. Die Vortriebsvorrichtung stützt sich an der Grippervorrichtung ab, um den Bohrkopf gegen die Tunnelbrust zu drücken.
  • Die Grippervorrichtung herkömmlicher Tunnelbohrmaschinen benötigt somit eine beidseitig verlaufende Tunnelwand, an der sie sich abstützen kann. Bei manchen Anwendungen, insbesondere beim Anfahren der Tunnelbohrmaschine, stehen aber keine geeigneten Tunnelwände zur Verfügung. In diesem Fall wird vorab eine durch Sprengvortrieb gebildete Startröhre gebildet, in die dann die Tunnelbohrmaschine eingebracht werden kann, damit sich die Gripper seitlich an dieser Startröhre verspannen können. In manchen Fällen ist es jedoch nicht möglich, eine Startröhre zu bilden. Beispielsweise, weil die baulichen Gegebenheiten eine derartige Startröhre nicht zulassen oder beispielsweise, weil herkömmliche Verfahren zur Bildung der Startröhre nicht eingesetzt werden können. Beispielsweise ist dies der Fall, wenn in unmittelbarer Nähe andere Bauwerke durch die Sprengungen gefährdet wären oder auch bei steil aufsteigenden oder abzweigenden Tunnelästen, für die herkömmliche Geräte die Startröhren nicht in gewünschter Neigung erstellen können.
  • Für das Anfahren von Tunnelbohrmaschinen in steil aufsteigende Startröhren sind sogenannte Wippenkonstruktionen bekannt, bei denen der vordere Teil einer Tunnelbohrmaschine auf eine Wippe gestellt und nach oben geneigt wird, um in diese nach oben gerichtete Richtung weiter zu bohren. Dies ist jedoch mit einem erhöhten Aufwand verbunden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Anordnung und ein Verfahren zu schaffen, das einen effizienten Anfahrbetrieb einer Tunnelbohrmaschine ermöglicht. Dies umfasst insbesondere, dass der Anfahrbetrieb startröhrenfrei erfolgen kann. Dies umfasst insbesondere auch, dass der Anfahrbetrieb gripperlos erfolgen kann. Zudem soll ermöglicht sein, dass eine Wippenvorrichtung zur Neigung der Tunnelbohrmaschine entfallen kann.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
  • Die Erfindung betrifft eine Tunnelbohranordnung, mit einer Tunnelbohrmaschine, die insbesondere folgende Komponenten aufweist:
    • einen drehbar angetriebenen Bohrkopf,
    • eine Grippervorrichtung mit einem Mittelteil und mit zwei seitlich von dem Mittelteil ausfahrbaren Grippern zum seitlichen Verspannen an einer zuvor ausgebrochenen Tunnelwand,
    • eine in Längsrichtung wirkende Vortriebsvorrichtung, die mit der Grippervorrichtung verbunden ist, um im Regelbetrieb bei verspannter Grippervorrichtung den Bohrkopf gegen die Tunnelbrust zu drücken und um die Grippervorrichtung in ihrer zurückgezogenen Stellung schrittweise in Längsrichtung nachzuziehen.
  • In der zurückgezogenen Stellung sind die Gripper der Grippervorrichtung Richtung Mittelteil gezogen bzw. entfernt von der Tunnelwand angeordnet und folglich frei bzw. unverspannt.
  • Bevorzugt umfasst die Tunnelbohranordnung mindestens eine in Längsrichtung verlaufende, ortsfest angebrachte Anfahrträgeranordnung.
  • Bevorzugt umfasst die Tunnelbohranordnung eine Verbindungsvorrichtung, durch die die Grippervorrichtung im Anfahrbetrieb mit der Anfahrträgeranordnung in Längsrichtung gekoppelt ist, wenn die Vortriebsvorrichtung den Bohrkopf gegen die Tunnelbrust drückt.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Verbindungsvorrichtung zur lösbaren Kopplung der Grippervorrichtung mit der Anfahrträgeranordnung an mehreren Kopplungsstellen entlang der Anfahrträgeranordnung eingerichtet ist.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Vortriebsvorrichtung im Anfahrbetrieb über die Grippervorrichtung und die Verbindungsvorrichtung an der Anfahrträgeranordnung angreift, um bei gekoppelter Verbindungsvorrichtung den Bohrkopf gegen die Tunnelbrust zu drücken und um bei entkoppelter Verbindungsvorrichtung die Grippervorrichtung und die Verbindungsvorrichtung schrittweise in Längsrichtung nachzuziehen.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Anfahrträgeranordnung im Anfahrbetrieb als Widerlager für die von der Vortriebsvorrichtung und dem Bohrkopf ausgehenden Längs- und Rotationskräfte wirkt.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Anfahrträgeranordnung im Anfahrbetrieb als einziges Widerlager für die von der Vortriebsvorrichtung und dem Bohrkopf ausgehenden Längs- und Rotationskräfte wirkt.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Gripper der Grippervorrichtung im Anfahrbetrieb frei bzw. unverspannt angeordnet und insbesondere nicht an der Tunnelwand verspannt sind.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Anfahrträgeranordnung am Boden bzw. an der Tunnelsohle angebracht ist.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Verbindungsvorrichtung am Mittelteil der Grippervorrichtung angebracht ist.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass mindestens einem Gripper mindestens ein Grippergegenhalter zugeordnet ist, der den Gripper gegen die von der Vortriebsvorrichtung auf den Gripper einwirkenden Kräfte abstützt.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der mindestens eine Grippergegenhalter entlang der Längsrichtung betrachtet hinter dem jeweiligen Gripper angeordnet ist und den Gripper von hinten gegen die von der Vortriebsvorrichtung auf den Gripper einwirkenden Kräfte abstützt.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Grippergegenhalter zusätzlich zu dem Hydraulikzylinder des jeweiligen Grippers vorgesehen ist.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Anfahrträgeranordnung einen entlang der Längsrichtung verlaufenden nach oben gekrümmten Übergangsbogen und gegebenenfalls eine an diesen Übergangsbogen anschließende schräg nach oben verlaufenden Steilstrecke aufweist.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass zusätzlich zur Vortriebsvorrichtung der Tunnelbohrmaschine eine Hilfsvortriebsvorrichtung vorgesehen ist, die, zumindest bei einem Teilbereich des Anfahrvorgangs, einerseits im Sohlenbereich des Schildes des Bohrkopfs angreift und andererseits lösbar mit der Anfahrträgeranordnung verbunden ist.
  • Gegebenenfalls bzw. zeitweise kann die Tunnelbohranordnung eine oder mehrere Rückrutschsicherungen umfassen. Diese Rückrutschsicherungen können einerseits mit der Anfahrträgeranordnung und andererseits mit der Tunnelbohrmaschine verbunden sein, um die Abstützung zu verbessern und insbesondere um ein Zurückrutschen zu verhindern. Beispielsweise kann die Rückrutschsicherung als Bohrkopfsicherung ausgebildet sein.
  • Alternativ oder zusätzlich kann eine Aufkippsicherung vorgesehen sein, die sicherstellt, dass Teile der Tunnelbohrmaschine oder der nachfahrenden Rückfallsicherung vor einem Aufkippen geschützt sind.Diese Aufkippsicherungen können beispielsweise als plattenförmige oder strebenförmige Körper ausgebildet sein, die das jeweilige vor dem Aufkippen zu schützende Teil mit der Anfahrträgeranordnung lösbar verbinden.
  • Gegebenenfalls kann bei allen Ausführungsformen zumindest zeitweise eine Nachziehvorrichtung vorgesehen sein, die Teile der Tunnelbohrmaschine aktiv nachziehen bzw. fortbewegen kann. Beispielsweise umfasst eine derartige Nachziehvorrichtung einen Hydraulikzylinder, der einerseits an der Anfahrträgeranordnung und andererseits an einer Komponente der Tunnelbohrmaschine angebracht werden kann. Durch Betätigen dieser Nachziehvorrichtung kann beispielsweise der Nachläufer der Tunnelbohrmaschine nachgezogen werden oder es kann das Nachziehen des Nachläufers unterstützt werden. Gegebenenfalls verhindert die Nachziehvorrichtung und/oder die Nachziehsicherung ein Abheben der Nachläufer vom Untergrund.
  • Eine derartige Nachziehvorrichtung kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn ein Übergangsbogen vorgesehen ist, durch den die gesamte Tunnelbohrmaschine durchgezogen werden muss. Bevorzugt kann eine derartige Nachziehvorrichtung im Bereich des Übergangsbogens vorgesehen sein. Die Nachziehvorrichtung kann wahlweise mit jener Komponente der Tunnelbohrmaschine verbunden werden, die sich gerade im Bereich der Nachziehvorrichtung befindet.
  • Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erstellen eines Tunnels, umfassend folgende Schritte:
    • ortsfeste Montage einer in Längsrichtung verlaufenden Anfahrträgeranordnung,
    • Zustellen einer Tunnelbohrmaschine entlang der Anfahrträgeranordnung Richtung Ortsbrust der zu erstellenden Tunnelbohrung, wobei die Tunnelbohrmaschine insbesondere einen drehbar angetriebenen Bohrkopf, eine Grippervorrichtung mit einem Mittelteil und mit zwei seitlich von dem Mittelteil ausfahrbaren Grippern zum seitlichen Verspannen an einer zuvor ausgebrochenen Tunnelwand und eine in Längsrichtung wirkende und an der Grippervorrichtung angreifende Vortriebsvorrichtung umfasst, wobei die Vortriebsvorrichtung dazu eingerichtet ist, im Regelbetrieb bei verspannter Grippervorrichtung den Bohrkopf gegen die Tunnelbrust zu drücken und die Grippervorrichtung in ihrer zurückgezogenen Stellung schrittweise in Längsrichtung nachzuziehen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere durch eine erfindungsgemäße Tunnelbohranordnung ausgeführt.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Grippervorrichtung beim Anfahrbetrieb mit der Anfahrträgeranordnung in Längsrichtung gekoppelt wird, und dass anschließend die Vortriebsvorrichtung betätigt wird, wodurch der Bohrkopf an die Ortsbrust gedrückt wird und die Tunnelbohrmaschine über die Verbindungsvorrichtung in Längsrichtung an der Anfahrträgeranordnung abgestützt ist.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass nach einem bestimmten Bohrfortschritt während des Anfahrbetriebs:
    • die Tunnelbohrmaschine gegebenenfalls in Längsrichtung gesichert wird,
    • die Verbindungsvorrichtung von der Anfahrträgeranordnung entkoppelt wird,
    • die Vortriebsvorrichtung anschließend derart betätigt wird, dass die Grippervorrichtung nachgezogen wird,
    • die Verbindungsvorrichtung anschließend mit der Anfahrträgeranordnung an einer in Längsrichtung weiter Richtung Tunnelbrust liegenden Kopplungsstelle gekoppelt wird,
    • und die Vortriebsvorrichtung betätigt wird, wodurch der Bohrkopf an die Tunnelbrust gedrückt wird und die Tunnelbohrmaschine in Längsrichtung über die Verbindungsvorrichtung an der Anfahrträgeranordnung abgestützt ist.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Tunnelbohrmaschine beim Zustellen bzw. im Anfahrbetrieb entlang eines nach oben gekrümmten Übergangsbogens der Anfahrträgeranordnung und gegebenenfalls weiter in eine an diesen Übergangsbogen anschließende schräg nach oben verlaufenden Steilstrecke bewegt wird.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Bohrkopf beim Zustellen bzw. im Anfahrbetrieb zumindest zeitweise von einer Hilfsvortriebsvorrichtung gehalten, bewegt und/oder geneigt wird.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Nachläufer der Tunnelbohrmaschine beim Zustellen bzw. im Anfahrbetrieb mit der Tunnelbohrmaschine verbunden ist.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Steilstrecke eine Neigung von 20 bis 50°, insbesondere von 30 bis 40° aufweist.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Durchmesser des ausgebrochenen Tunnels zwischen 3m und 8m, insbesondere zwischen 4m und 7m, bevorzugt zwischen etwa 4m und 6m beträgt.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Anordnung zur fliegenden Anfahrt, also ohne Gripperverspannung, insbesondere ohne Anfahrröhre, geeignet ist.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die durch die Vortriebsvorrichtung eingeleitete Vortriebskraft über die Verbindungsvorrichtung an der Anfahrträgeranordnung abgestützt ist.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die durch die Rotation des Bohrkopfs entstehenden Kräfte über die Verbindungsvorrichtung an der Anfahrträgeranordnung abgestützt sind.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Bohrkräfte, also insbesondere die Längskräfte der Vortriebsvorrichtung und das Drehmoment der Rotation des Bohrkopfs während des Anfahrbetriebs von der Anfahrträgeranordnung aufgenommen werden. Insbesondere bei einem gripperlosen Betrieb werden diese Kräfte nahezu zur Gänze von der Anfahrträgeranordnung aufgenommen. Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass sich die Tunnelbohrmaschine zusätzlich zur Anfahrträgeranordnung über die Gripper an der Tunnelwand abstützt, sobald eine geeignete Startröhre vorhanden ist.
  • Bevorzugt ist in allen Ausführungsformen vorgesehen, dass sich die Vortriebsvorrichtung im Regelbetrieb bei Bohrhub ausschließlich an der verspannten Grippervorrichtung abstützt und insbesondere nicht an der Anfahrträgeranordnung.
  • In allen Ausführungsformen ist bevorzugt vorgesehen, dass die Tunnelbohrmaschine eine Schreitvorrichtung umfasst, die eine Abstützung ermöglicht, wenn oder während sich die Grippervorrichtung in ihrer zurückgezogenen Stellung befindet und insbesondere nachgezogen wird.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Vortriebsvorrichtung einen maximalen Hub aufweist, der insbesondere durch den Hub eines Vorschubzylinders, beispielsweise eines hydraulischen Vorschubzylinders der Vortriebsvorrichtung definiert ist. Die Hublänge kann beispielsweise zwischen 1m und 2m, bevorzugt bei etwa 1,5m betragen. Über mehrere Hübe kann so die Tunnelbohrmaschine schrittweise fortbewegt werden.
  • Bevorzugt ist ein Stahlbetonfundament vorgesehen, auf dem die Anfahrträgeranordnung angebracht ist.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Anfahrträgeranordnung zwei in Längsrichtung verlaufende Anfahrträger umfasst. Bevorzugt verlaufen die Anfahrträger parallel zueinander in Längsrichtung.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Kopplung der Verbindungsvorrichtung mit der Anfahrträgeranordnung zumindest in Längsrichtung formschlüssig ausgebildet ist.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die seitliche Kopplung der Verbindungsvorrichtung mit der Anfahrträgeranordnung, insbesondere zur Aufnahme des durch die Drehung des Bohrkopfs ausgehenden Drehmoments formschlüssig ausgebildet ist.
  • Insbesondere erfolgt die Kopplung der Verbindungsvorrichtung mit der Anfahrträgeranordnung über formschlüssig in Bolzenöffnungen der Anfahrträgeranordnung eingreifende Bolzen.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Anfahrträgeranordnung eine Vielzahl an Bolzenöffnungen umfasst, die insbesondere entlang der Längsrichtung in einer Reihe angeordnet sind.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Anfahrträgeranordnung mehrere Montagevorrichtungen umfasst, mit denen die Anfahrträger am Betonfundament angebracht sind. Insbesondere können die Anfahrträger eine Reihe von Bolzenöffnungen umfassen, über die eine Bolzenverbindung mit der Montagevorrichtung bzw. mit den Montagevorrichtungen erfolgen kann.
  • Durch die Vielzahl an Bolzenöffnungen kann bevorzugt einerseits eine flexible Montage der Anfahrträgeranordnung erfolgen. Zudem kann gegebenenfalls eine flexible Kopplung der Verbindungsvorrichtung mit der Anfahrträgeranordnung an unterschiedlichen Stellen erfolgen.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Verbindungsvorrichtung mehrere U-förmige oder zumindest L-förmige Montagefüße umfasst, die einen Teil der Anfahrträgeranordnung, insbesondere je einen Anfahrträger umgreifen, um eine seitliche formschlüssige Halterung der Verbindungsvorrichtung gegenüber der Anfahrträgeranordnung herzustellen. Die formschlüssige Verbindung der Verbindungsvorrichtung mit der Anfahrträgeranordnung kann insbesondere über Bolzen erfolgen, die durch die Seitenwände dieser Montagefüße und durch die Bolzenöffnungen der Anfahrträgeranordnung hindurchgeführt werden. Durch Entfernen der Bolzen kann die Verbindungsvorrichtung gegenüber der Anfahrträgeranordnung in Längsrichtung verschoben werden.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Verbindungsvorrichtung am Mittelteil der Grippervorrichtung angebracht ist. Insbesondere ist die Verbindungsvorrichtung fest mit dem Mittelteil der Grippervorrichtung verbunden. Bei einer Bewegung der Grippervorrichtung durch die Vortriebsvorrichtung, insbesondere beim Nachziehen der Grippervorrichtung, wird dadurch auch die Verbindungsvorrichtung mitgezogen. Bei diesem Mitziehen wird bevorzugt die Verbindungsvorrichtung entlang der Anfahrträgeranordnung verschoben, wobei eine Führung der Verbindungsvorrichtung durch die, die Anfahrträgeranordnung umgreifenden, Montagefüße erfolgt.
  • In weiterer Folge wird die Erfindung anhand von Figuren und exemplarischen Ausführungsformen weiter beschrieben.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Schrägansicht von Komponenten einer erfindungsgemäßen Anordnung.
  • Die Fig. 2a bis 2c zeigen drei unterschiedliche Stellungen der Anordnung im Anfahrbetrieb in einer schematischen Ansicht.
  • Die Fig. 3a und 3b zeigen zwei unterschiedliche Stellungen der Anordnung beim Zustellen der Tunnelbohrmaschine in einer schematischen Ansicht.
  • Fig. 4 zeigt eine schematische Seitenansicht der Anfahrträgeranordnung.
  • Fig. 5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung der Anordnung im Bereich der Anfahrträgeranordnung.
  • Wenn nicht anders angegeben, so entsprechen die Bezugszeichen folgenden Komponenten: Tunnelbohrmaschine 1, Bohrkopf 2, Grippervorrichtung 3, Mittelteil 4, Gripper 5, Tunnelwand 6, Längsrichtung 7, Vortriebsvorrichtung 8, Tunnelbrust 9, Anfahrträgeranordnung 10, Verbindungsvorrichtung 11, Kopplungsstellen 12, Tunnelsohle 13, Grippergegenhalter 14, Hilfsvortriebsvorrichtung 15, Anfahrträger 16, Montagefuß 17, Bolzenöffnung 18, Bolzen 19, Montagevorrichtung 20, Führungsfläche 21, Schild 22, Nachläufer 23, Übergangsbogen 24, Steilstrecke 25, Bohrkopfsicherung 26.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Schrägansicht von Komponenten einer erfindungsgemäßen Tunnelbohranordnung.
  • Die Anordnung umfasst eine Tunnelbohrmaschine 1, von der aber nur ausgewählte Komponenten dargestellt sind. Die Tunnelbohrmaschine 1 umfasst einen Bohrkopf 2, der drehbar um eine in Längsrichtung 7 verlaufende Achse antreibbar bzw. angetrieben ist. Am Richtung Tunnelbrust 9 weisenden Ende des Bohrkopfs 2 sind Rollenmeißel oder Schneidrollen vorgesehen, die gegen die Tunnelbrust 9 gedrückt werden, um den Fels bzw. das Erdreich aufzubrechen und eine Tunnelbohrung zu erstellen.
  • Zudem umfasst die Tunnelbohrmaschine 1 eine Grippervorrichtung 3. Die Grippervorrichtung 3 umfasst einen Mittelteil 4 und mehrere, in diesem Fall zwei, seitlich von dem Mittelteil 4 ausfahrbare und einfahrbare Gripper 5. Die Gripper 5 können von dem Mittelteil 4 ausgefahren werden, um die Grippervorrichtung 3 an einer zuvor ausgebrochenen Tunnelwand 6 zu verspannen. Diese seitliche Verspannung fixiert die Tunnelbohrmaschine 1 bzw. die Grippervorrichtung 3 in einem Bereich des Tunnels.
  • Zwischen dem Bohrkopf 2 und der Grippervorrichtung 3 wirkt eine Vortriebsvorrichtung 8. Diese setzt einerseits an der Grippervorrichtung 3 und andererseits an dem Bohrkopf 2 bzw. dem Schild 22 des Bohrkopfs 2 an. Die Vortriebsvorrichtung 8 kann in Längsrichtung 7 ihre Länge verändern, um einerseits, bei verspannter Grippervorrichtung 3, den Bohrkopf 2 gegen die Tunnelbrust 9 zu drücken. Andererseits kann die Vortriebsvorrichtung 8 bei entspannter, also nicht verspannter Grippervorrichtung 3, die Grippervorrichtung 3 in Längsrichtung 7 nachziehen. Ist die Grippervorrichtung 3 nachgezogen, so kann sich diese mit ihren Grippern 5 ein weiteres Mal verspannen, um einen weiteren Hub der Vortriebsvorrichtung 8 auszuführen und den Bohrkopf 2 weiter in das Gestein zu treiben.
  • Der grundsätzliche Aufbau der Tunnelbohrmaschine 1 aller Ausführungsformen soll bevorzugt dem Aufbau einer herkömmlichen Gripper-Tunnelbohrmaschine entsprechen. Zusätzlich erlaubt die erfindungsgemäße Anordnung jedoch auch einen Vortrieb der Tunnelbohrmaschine 1 ohne Gripperverspannung. Die Tunnelbohranordnung umfasst hierzu eine Anfahrträgeranordnung 10 und eine Verbindungsvorrichtung 11. Die Anfahrträgeranordnung 10 umfasst in der vorliegenden Ausführungsform zwei Anfahrträger 16. Die Anfahrträger 16 verlaufen parallel zueinander und entlang der Längsrichtung 7. Die Anfahrträger 16 sind über Montagevorrichtungen 20 ortsfest montiert. Insbesondere ist die Anfahrträgeranordnung 10 im Bereich der Tunnelsohle 13 bzw. im Bodenbereich angebracht. Bevorzugt ist ein Betonfundament vorgesehen, an dem die Montagevorrichtungen 20 angebracht sind. Die Anfahrträger 16 werden mit dieser Montagevorrichtung 20 verbunden. Die Verbindung kann, wie in der vorliegenden Ausführungsform, über durch Bolzenöffnungen 18 ragende Bolzen 19 erfolgen.
  • Die Anfahrträger 16 können in allen Ausführungsformen in Längsrichtung 7 mehrteilig ausgebildet sein, sodass Module gebildet sind, die bei mehreren Tunnelbohrungen wiederverwendet werden können. Durch Wahl der Anzahl und der Art der Module können je nach Anforderung unterschiedliche Anfahrträgeranordnungen 10 gebildet werden.
  • Soll nun der Bohrkopf 2 gegen die Tunnelbrust 9 gedrückt werden, ohne dass die Grippervorrichtung 3 eine Verspannung in einer zuvor ausgebrochenen Tunnelwand 6 ermöglicht, wird die Verbindungsvorrichtung 11 eingesetzt. Die Verbindungsvorrichtung 11 kann lösbar mit der Anfahrträgeranordnung 10 verbunden werden. Zudem ist die Verbindungsvorrichtung 11 mit der Grippervorrichtung 3, inbesondere mit dem Mittelteil 4 der Grippervorrichtung 3 verbunden. Durch diese Verbindung der Verbindungsvorrichtung 11 mit der Grippervorrichtung 3 einerseits und der ortsfest angeordneten Anfahrträgeranordnung 10 andererseits kann nun die Vortriebsvorrichtung 8 den Bohrkopf 2 gegen die Tunnelbrust 9 drücken, ohne dass hierfür eine Gripperverspannung notwendig ist. Ist der Bohrkopf 2 durch die Vortriebsvorrichtung 8 eine gewisse Strecke in das Gestein getrieben, so kann die Verbindung zwischen Verbindungsvorrichtung 11 und Anfahrträgeranordnung 10 gelöst werden. In einem nächsten Schritt wird die Verbindungsvorrichtung 11 mit der Grippervorrichtung 3 in Längsrichtung 7 nachgezogen, um an einer weiteren, weiter vorne liegenden Kopplungstelle 12 wieder mit der Anfahrträgeranordnung 10 verbunden zu werden. Dann kann die Tunnelbohrung fortgesetzt werden.
  • Die Kopplung der Verbindungsvorrichtung 11 mit der Anfahrträgeranordnung 10 geschieht in der vorliegenden Ausführungsform über Montagefüße 17 der Verbindungsvorrichtung 11. Diese Montagefüße 17 sind lösbar mit der Anfahrträgeranordnung 10 verbindbar bzw. koppelbar. Insbesondere geschieht die Kopplung wiederum durch Bolzenöffnungen 18 verlaufende Bolzen 19.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Verbindungsvorrichtung 11 eine formschlüssige Kopplung mit der Anfahrträgeranordnung 10 ermöglicht. Insbesondere sind die Montagefüße 17 U-förmig nach unten geöffnet ausgebildet. Dadurch ist eine seitliche Führung der Montagefüße 17 und damit der Verbindungsvorrichtung 11 gegenüber der Anfahrträgeranordnung 10 in Längsrichtung 7 gebildet. Diese Längsführung ist bevorzugt seitlich formschlüssig ausgebildet. Die Kopplung in Längsrichtung 7, die einen Vortrieb des Bohrkopfs 2 durch die Vortriebsvorrichtung 8 ermöglicht, wird durch eine formschlüssige Kopplung beispielsweise durch Bolzen 19 und eine Bolzenöffnung 18 ermöglicht.
  • Beim herkömmlichen Vortrieb der Tunnelbohrmaschine 1 ist die Grippervorrichtung 3 über die Gripper 5 an der Tunnelwand 6 verspannt. Da die Gripper 5 durch die Verspannung im Wesentlichen ortsfest an der Tunnelwand 6 gehalten sind, ist es aus mechanischen Gründen vorteilhaft, die Vortriebsvorrichtung 8 an den Grippern 5 ansetzen zu lassen. Insbesondere umfasst die Vortriebsvorrichtung 8 mindestens einen Hydraulikzylinder, der mit einem Ende an einem Gripper 5 und mit dem anderen Ende an dem Bohrkopf 2 bzw. dessen Schild 22 ansetzt. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Vortriebsvorrichtung 8 zwei Hydraulikzylinder, die bevorzugt jeweils an einem Gripper 5 angreifen. Dadurch ist die Vortriebsvorrichtung 8 direkt über die verspannten Gripper 5 an der Tunnelwand 6 abgestützt.
  • Im Anfahrbetrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Gripper 5 jedoch entfernt von der Tunnelwand 6 angeordnet und nicht an der Tunnelwand 6 verspannt. Der von der Vortriebsvorrichtung 8 ausgehende Kraftfluss läuft im Anfahrbetrieb über mindestens einen Gripper 5 zum Mittelteil 4 und vom Mittelteil 4 über die Verbindungsvorrichtung 11 zur Anfahrträgeranordnung 10, die dann ortsfest angebracht ist. Die Gripper 5 sind in der Regel über quer verlaufende Hydraulikzylinder seitlich ausfahrbar. Um zu verhindern, dass die von der Vortriebsvorrichtung 8 ausgehenden Kräfte ein zu großes Biegemoment auf den Hydraulikzylinder der Grippervorrichtung 3 ausüben, ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Grippergegenhalter 14 vorgesehen. Der Grippergegenhalter 14 ist in Längsrichtung 7 betrachtet hinter dem Gripper 5 angeordnet und unterstützt diesen von hinten. Der von der Vortriebsvorrichtung 8 ausgehende Kraftfluss verläuft somit über den Gripper 5 und den Grippergegenhalter 14 auf den Mittelteil 4 und weiter über die Verbindungsvorrichtung 11 und die Anfahrträgeranordnung 10. Durch den Grippergegenhalter 14 wird somit der Gripper 5 in Längsrichtung 7 gegen die von der Vortriebsvorrichtung 8 ausgehenden Kräfte abgestützt. Der Grippergegenhalter 14 verläuft bevorzugt in Querrichtung der Tunnelbohrmaschine 1, sodass der Gripper 5 ungehindert ein- und ausfahren kann, jedoch dennoch von hinten abgestützt wird, wenn dies notwendig ist. Gegebenenfalls kann in allen Ausführungsformen zusätzlich auch vor dem Gripper 5 ein Grippergegenhalter 14 vorgesehen sein, sodass der Gripper 5 beidseitig, also in Längsrichtung 7 betrachtet vorne und hinten geführt und/oder unterstützt ist.Gegebenenfalls sind mehrere Grippergegenhalter 14 pro Gripper 5 vorgesehen.
  • Gegebenenfalls ist der Gripper 5 in allen Ausführungsformen so mit der Tunnelbohrmaschine 1 verbunden, dass der Gripper 5 zum Zeitpunkt, wenn die Anfahrträgeranordnung 10 als einziges Widerlager wirkt, nicht mehr ein- und ausfahren kann. Gegebenenfalls ist die Verbindung so ausgeführt, dass durch Lösen von Befestigungsmitteln, insbesondere von Schrauben, ein Ein- und Ausfahren des Grippers 5 wieder ermöglicht wird. Der Gripper 5 kann somit lösbar fixiert werden, um ein Ausfahren zu verhindern, wenn die Anfahrträgeranordnung 10 als Widerlager wirkt.
  • Der Grippergegenhalter 14 ist vorzugsweise starr mit dem Mittelteil 4 der Grippervorrichtung 3 verbunden. Der Grippergegenhalter 14 ist bevorzugt zusätzlich zu jenen Führungsvorrichtungen vorgesehen, die bei herkömmlichen Tunnelbohrmaschinen zur Führung und Halterung des Grippers 5 vorgesehen sind.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Tunnelbohrmaschine 1 einen in Längsrichtung 7 verlaufenden Hauptträger umfasst. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Mittelteil 4 der Grippervorrichtung 3 in Längsrichtung 7 an dem Hauptträger verschiebbar gelagert ist. In allen Ausführungsformen ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Tunnelbohrmaschine 1 als einfach verspannte Grippermaschine ausgebildet ist.
  • Die Fig. 2a, 2b und 2c zeigen unterschiedliche Stellungen einer erfindungsgemäßen Tunnelbohranordnung, insbesondere im Anfahrbetrieb. Die Tunnelwände 6 sind in dieser Stellung so weit von der Grippervorrichtung 3 entfernt, dass keine Verspannung der Gripper 5 an den Tunnelwänden 6 möglich ist. Bei diesem Anfahrbetrieb ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Abstützung der Tunnelbohrmaschine 1 an einer Anfahrträgeranordnung 10 erfolgt. Hierzu ist die Tunnelbohrmaschine 1 über eine Verbindungsvorrichtung 11 mit der Anfahrträgeranordnung 10 lösbar gekoppelt. Insbesondere ist die Verbindungsvorrichtung 11 an Kopplungsstellen 12 mit der Anfahrträgeranordnung 10 gekoppelt. Die Kopplung erfolgt in Längsrichtung 7 gegen die Kräfte der Vortriebsvorrichtung 8. Zudem ist der Bohrkopf 2 jedoch auch drehbar angetrieben, wodurch die Kopplung auch quer zur Längsrichtung 7 erfolgt, um das durch den Bohrkopf 2 ausgehende Drehmoment abzustützen.
  • In der Stellung der Fig. 2a befindet sich die Vortriebsvorrichtung 8 in ihrer zurückgezogenen Stellung. In dieser kann der Bohrkopf 2 an die Tunnelbrust 9 gedrückt werden, um den Bohrkopf 2 weiter in das Gestein zu treiben.
  • In Fig. 2b ist der Bohrkopf 2 um ein gewisses Maß weiter in den Fels getrieben, sodass die Tunnelbrust 9 entlang der Längsrichtung 7 betrachtet weiter vorne angeordnet ist. Während eines Hubs des Vortriebs bleibt die Verbindungsvorrichtung 11 bevorzugt mit der Anfahrträgeranordnung 10 gekoppelt und dadurch gegenüber der Anfahrträgeranordnung 10 unbewegt. Lediglich der Bohrkopf 2 wird gedreht und in Längsrichtung 7 weiter fortbewegt.
  • Ist der Bohrhub im Wesentlichen abgeschlossen, so wird die Verbindung zwischen Verbindungsvorrichtung 11 und Anfahrträgeranordnung 10 gelöst und die Vortriebsvorrichtung 8 zieht die Verbindungsvorrichtung 11 in Längsrichtung 7 nach. Insbesondere zieht die Vortriebsvorrichtung 8 die Grippervorrichtung 3 und die an der Grippervorrichtung 3 angebrachte Verbindungsvorrichtung 11 in Längsrichtung 7 nach.
  • Wie in Fig. 2c dargestellt, wird die Verbindungsvorrichtung 11 anschließend an einer weiter vorne liegenden Kopplungsstelle 12 wieder mit der Anfahrträgeranordnung 10 verbunden, um einen weiteren Bohrhub auszuführen.
  • Um zu verhindern, dass der Bohrkopf 2 beim Nachziehen der Grippervorrichtung 3 nach hinten abrutscht, kann eine Bohrkopfsicherung 26 vorgesehen sein. Diese Bohrkopfsicherung 26 greift bevorzugt am Schild 22 des Bohrkopfs 2 an und ist andererseits lösbar mit der Anfahrträgeranordnung 10 verbunden. Dadurch kann auch die Bohrkopfsicherung 26 an unterschiedlichen Stellen nachgeführt werden, um den Bohrkopf 2 vor einem Zurückrutschen zu sichern.
  • In der vorliegenden Ausführungsform folgt die Längsrichtung 7 einem Übergangsbogen 24 und einer Steilstrecke 25. Auch die Anfahrträgeranordnung 10 bzw. deren
  • Anfahrträger 16 weisen einen Übergangsbogen 24 und eine Steilstrecke 25 auf. Bevorzugt wird die Tunnelbohrmaschine 1 entlang dieser Längsrichtung 7 bewegt.
  • Gegebenenfalls kann ein Hilfsträger vorgesehen sein, der die Krümmung des Übergangsbogens 24 vergrößert oder geometrisch abschneidet.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass in allen Schritten des Verfahrens, insbesondere auch im Anfahrbetrieb, der Nachläufer 23 der Tunnelbohrmaschine 1 ein Teil der Tunnelbohrmaschine 1 ist und mitgezogen wird.
  • In allen Ausführungsformen ist bevorzugt vorgesehen, dass die Tunnelbohrmaschine 1 - in herkömmlicher Weise - eine Schreitvorrichtung umfasst, die eine Abstützung ermöglicht, wenn die Grippervorrichtung 3 nachgezogen wird.
  • Die Fig. 3a und 3b zeigen zwei weitere Stellungen der erfindungsgemäßen Tunnelbohranordnung, insbesondere beim Zustellen der Tunnelbohrmaschine 1. Hierbei ist der Bohrkopf 2 noch entfernt von der Tunnelbrust 9 angeordnet. Der bestehende Tunnelansatz kann beispielsweise durch Sprengvortrieb oder andere herkömmliche Verfahren gebildet werden. Die Anfahrträgeranordnung 10 ist im Bereich der Tunnelsohle 13 bzw. im Bodenbereich angebracht. In weiterer Folge kann die Tunnelbohrmaschine 1 entlang der Anfahrträgeranordnung 10 zugestellt werden. Hierzu kann, wie in den Fig. 2a bis 2c gezeigt, ein schrittweises Vorfahren durch die Vortriebsvorrichtung 8 erfolgen, wobei beim Bewegen des Bohrkopfs 2 in Längsrichtung 7 die Grippervorrichtung 3 über die Verbindungsvorrichtung 11 mit der Anfahrträgeranordnung 10 verbunden ist.
  • Im Bereich des Übergangsbogens 24 kann gegebenenfalls eine geometrische Stellung auftreten, in der die Verbindungsvorrichtung 11 von der Anfahrträgeranordnung 10 abgehoben ist. Eine Verbindung der Verbindungsvorrichtung 11 mit der Anfahrträgeranordnung 10 ist in dieser Stellung gegebenenfalls nicht möglich. Diese Stellung ist beispielsweise in Fig. 3b zu sehen.
  • Um die Tunnelbohrmaschine 1 auch in diesem Bereich effizient zustellen bzw. anfahren zu können, ist bei der vorliegenden Ausführungsform eine Hilfsvortriebsvorrichtung 15 vorgesehen. Diese Hilfsvortriebsvorrichtung 15 kann einerseits mit der Anfahrträgeranordnung 10 und andererseits mit dem Bohrkopf 2 insbesondere dem Schild 22 des Bohrkopfs 2 verbunden werden. Bevorzugt greift die Hilfsvortriebsvorrichtung 15 im Sohlenbereich des Schildes 22 an. Die Hilfsvortriebsvorrichtung 15 kann bei einer Betätigung den Bohrkopf 2 entlang der Längsrichtung 7 fortbewegen. Dadurch, dass die Hilfsvortriebsvorrichtung 15 exzentrisch, insbesondere im Sohlenbereich des Schildes 22 angreift, kann die Hilfsvortriebsvorrichtung 15 aber auch dazu verwendet werden, den Bohrkopf 2 zu neigen und ihn insbesondere nach oben zu richten. Die Hilfsvortriebsvorrichtung 15 ermöglicht es somit, den Bohrkopf 2 entlang des Übergangsbodens 24 fortzubewegen und ihn auch nach oben Richtung Steilstrecke 25 zu neigen.
  • Die Hilfsvortriebsvorrichtung 15 ist bevorzugt dazu vorgesehen, die Tunnelbohrmaschine 1 durch den Übergangsboden 24 zu befördern. Für die eigentliche Tunnelbohrung ist es aber bevorzugt notwendig, dass die Grippervorrichtung 3 ortsfest angebracht ist. Die ortsfeste Anbringung der Grippervorrichtung 3 erfolgt erfindungsgemäß zumindest teilweise durch die Verbindung der Verbindungsvorrichtung 11 mit der Anfahrträgeranordnung 10. Zusätzlich oder alternativ kann die Fixierung der Grippervorrichtung 3 durch seitliche Verspannung der Gripper 5 erfolgen, sobald ein geeigneter Tunnelausbruch zur Verfügung steht.
  • Die Stellungen der Tunnelbohranordnung der Fig. 3a und 3b sind insbesondere Stellungen beim Zustellen bzw. Anfahren der Tunnelbohrmaschine 1, wobei diese Stellungen vor jenen Stellungen auftreten, die in den Fig. 2a bis 2c dargestellt sind.
  • Fig. 4 zeigt eine seitliche schematische Ansicht der Anfahrträgeranordnung 10. Diese umfasst zumindest einen in Längsrichtung 7 verlaufenden Anfahrträger 16. Der Anfahrträger 16 ist über mehrere Montagevorrichtungen 20 mit dem Boden, insbesondere mit der Tunnelsohle 13 verbunden. Bevorzugt sind im Bereich der Tunnelsohle 13 bzw. im Bodenbereich Betonfundamente vorgesehen, an denen die Anfahrträgeranordnung 10 starr angebracht werden kann. Die Montagevorrichtung 20 ist bevorzugt zur formschlüssigen Montage des Anfahrträgers 16 am Boden eingerichtet. In der vorliegenden Ausführungsform sind mehrere Bolzenöffnungen 18 vorgesehen, durch die Bolzen 19 verlaufen, um eine starre, formschlüssige Verbindung des Anfahrträgers 16 mit der Montagevorrichtung 20 herzustellen. Die Montagevorrichtung 20 kann beispielsweise über herkömmliche Verbindungsarten mit dem Boden verbunden sein, wobei insbesondere eine Bolzen-Dübel-Verbindung vorteilhaft sein kann. Die Bolzenöffnungen 18 sind bevorzugt im unteren Bereich des Anfahrträgers 16 in einer Reihe angeordnet, sodass sich eine Vielzahl an unterschiedlichen Möglichkeiten ergibt, eine Kopplung mit der Montagevorrichtung 20 herzustellen. Bevorzugt weist der Anfahrträger 16 eine zweite Reihe an Bolzenöffnungen 18 auf, die oberhalb dieser unteren Bolzenöffnungsreihe angeordnet ist. Über die obere Bolzenöffnungsreihe kann eine Verbindung mit der Verbindungsvorrichtung 11 hergestellt werden.
  • Fig. 5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung von einigen Komponenten der Tunnelbohranordnung. Eine Anfahrträgeranordnung 10 umfasst zwei parallel verlaufende Anfahrträger 16, die über Montagevorrichtungen 20 mit dem Boden verbunden sind. Zwischen dem Boden und den Montagevorrichtungen 20 kann in allen Ausführungsformen eine Zwischenlage eingelegt sein, die beispielsweise Bodenunebenheiten ausgleicht oder eine genaue Ausrichtung der Montagevorrichtung 20 ermöglicht. Die Montagevorrichtungen 20 sind insbesondere zur formschlüssigen Halterung und Fixierung der Anfahrträger 16 ausgebildet. Bevorzugt geschieht die Verbindung über Bolzenöffnungen 18 und Bolzen 19. Bevorzugt umfassen die Montagevorrichtungen 20 einen U-förmigen Abschnitt bzw. zwei aufragende Stege, die jeweils mit Bolzenöffnungen 18 versehen sind. Auch die Anfahrträger 16 umfassen Bolzenöffnungen 18, die bevorzugt fluchtend mit den Bolzenöffnungen 18 der Montagevorrichtung 20 ausgerichtet werden, um einen Bolzen 19 hindurch zu führen und die Verbindung herzustellen.
  • Zudem sind auch weiter oben liegende Bolzenöffnungen 18 vorgesehen, die zur Verbindung mit der Verbindungsvorrichtung 11 eingerichtet sind. Hierzu weist die Verbindungsvorrichtung 11, insbesondere deren Montagefüße 17, Bolzenöffnungen 18 auf, die mit Bolzenöffnungen 18 der Anfahrträger 16 fluchtend angeordnet werden, um einen Bolzen 19 hindurch zu führen und eine Verbindung bzw. Kopplung herzustellen. Durch Entfernen der Bolzen 19 kann die Kopplung wieder gelöst werden.
  • Die Montagefüße 17 weisen bevorzugt ein nach unten offenes, U-förmiges Profil auf. In den Zwischenraum des U-förmigen Profils kann ein Anfahrträger 16 angeordnet werden, sodass der Montagefuß 17 den Anfahrträger 16 seitlich umgreift. Dadurch ist eine seitliche formschlüssige Kopplung bzw. eine Führung in Längsrichtung 7 hergestellt. Zur Kopplung in Längsrichtung 7 ist bevorzugt eine formschlüssige Verbindungsvorrichtung 11 vorgesehen, die in der vorliegenden Ausführungsform eine Kombination eines Bolzens 19 mit einer Bolzenöffnung 18 ist.
  • Bevorzugt weist die Anfahrträgeranordnung 10 zwei Führungsflächen 21 auf. Diese Führungsflächen 21 sind dazu geeignet und/oder eingerichtet, den Bohrkopf 2 im Anfahrbetrieb zu führen. Insbesondere weisen die Anfahrträger 16 jeweils eine Führungsfläche 21 auf.
  • Die Führungsflächen 21 folgen einer Kontur, die eine zentrale Führung des Bohrkopfs 2 ermöglicht. In der vorliegenden Ausführungsform weisen die beiden Anfahrträger 16 in ihrem Innenbereich jeweils eine nach innen geneigte Führungsfläche 21 auf. Durch diese V-förmige bzw. wannenförmige Anordnung der Führungsflächen 21 wird der Bohrkopf 2 zwischen den beiden Anfahrträgern 16 geführt.

Claims (14)

  1. Tunnelbohranordnung, mit einer Tunnelbohrmaschine (1), die folgende Komponenten aufweist:
    - einen drehbar angetriebenen Bohrkopf (2),
    - eine Grippervorrichtung (3) mit einem Mittelteil (4) und mit zwei seitlich von dem Mittelteil (4) ausfahrbaren Grippern (5) zum seitlichen Verspannen an einer zuvor ausgebrochenen Tunnelwand (6),
    - eine in Längsrichtung (7) wirkende Vortriebsvorrichtung (8), die mit der Grippervorrichtung (3) verbunden ist, um im Regelbetrieb bei verspannter Grippervorrichtung (3) den Bohrkopf (2) gegen die Tunnelbrust (9) zu drücken und um die Grippervorrichtung (3) in ihrer zurückgezogenen Stellung schrittweise in Längsrichtung (7) nachzuziehen,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Tunnelbohranordnung mindestens eine in Längsrichtung (7) verlaufende, ortsfest angebrachte Anfahrträgeranordnung (10) aufweist,
    - und dass eine Verbindungsvorrichtung (11) vorgesehen ist, durch die die Grippervorrichtung (3) im Anfahrbetrieb mit der Anfahrträgeranordnung (10) in Längsrichtung (7) gekoppelt ist, wenn die Vortriebsvorrichtung (8) den Bohrkopf (2) gegen die Tunnelbrust (9) drückt.
  2. Tunnelbohranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Verbindungsvorrichtung (11) zur lösbaren Kopplung der Grippervorrichtung (3) mit der Anfahrträgeranordnung (10) an mehreren Kopplungsstellen (12) entlang der Anfahrträgeranordnung (10) eingerichtet ist,
    - dass die Vortriebsvorrichtung (8) im Anfahrbetrieb über die Grippervorrichtung (3) und die Verbindungsvorrichtung (11) an der Anfahrträgeranordnung (10) angreift, um bei gekoppelter Verbindungsvorrichtung (11) den Bohrkopf (2) gegen die Tunnelbrust (9) zu drücken und um bei entkoppelter Verbindungsvorrichtung (11) die Grippervorrichtung (3) und die Verbindungsvorrichtung (11) schrittweise in Längsrichtung (7) nachzuziehen.
  3. Tunnelbohranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Anfahrträgeranordnung (10) im Anfahrbetrieb als Widerlager für die von der Vortriebsvorrichtung (8) und dem Bohrkopf (2) ausgehenden Längs- und Rotationskräfte wirkt,
    - und/oder dass die Anfahrträgeranordnung (10) im Anfahrbetrieb als einziges Widerlager für die von der Vortriebsvorrichtung (8) und dem Bohrkopf (2) ausgehenden Längs- und Rotationskräfte wirkt,
    - und/oder dass die Gripper (5) der Grippervorrichtung (3) im Anfahrbetrieb frei bzw. unverspannt angeordnet und insbesondere nicht an der Tunnelwand (6) verspannt sind.
  4. Tunnelbohranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfahrträgeranordnung (10) am Boden bzw. an der Tunnelsohle (13) angebracht ist.
  5. Tunnelbohranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsvorrichtung (11) am Mittelteil (4) der Grippervorrichtung (3) angebracht ist.
  6. Tunnelbohranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
    - dass mindestens einem Gripper (5) jeweils mindestens ein Grippergegenhalter (14) zugeordnet ist, der den Gripper (5) gegen die von der Vortriebsvorrichtung (8) auf den Gripper (5) einwirkenden Kräfte abstützt,
    - gegebenenfalls dass der mindestens eine Grippergegenhalter (14) entlang der Längsrichtung (7) betrachtet hinter dem jeweiligen Gripper (5) angeordnet ist und den Gripper (5) von hinten gegen die von der Vortriebsvorrichtung (8) auf den Gripper (5) einwirkenden Kräfte abstützt,
    - insbesondere dass der Grippergegenhalter (14) zusätzlich zu dem Hydraulikzylinder des jeweiligen Grippers (5) vorgesehen ist.
  7. Tunnelbohranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Anfahrträgeranordnung (10) einen entlang der Längsrichtung (7) verlaufenden nach oben gekrümmten Übergangsbogen (24) und eine an diesen Übergangsbogen (24) anschließende schräg nach oben verlaufenden Steilstrecke (25) aufweist.
  8. Tunnelbohranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Vortriebsvorrichtung (8) der Tunnelbohrmaschine (1) eine Hilfsvortriebsvorrichtung (15) vorgesehen ist, die, zumindest bei einem Teilbereich des Anfahrvorgangs, einerseits im Sohlenbereich des Schildes (22) des Bohrkopfs (2) angreift und andererseits lösbar mit der Anfahrträgeranordnung (10) verbunden ist.
  9. Verfahren zum Erstellen eines Tunnels, umfassend folgende Schritte:
    - ortsfeste Montage einer in Längsrichtung (7) verlaufenden Anfahrträgeranordnung (10),
    - Zustellen einer Tunnelbohrmaschine (1) entlang der Anfahrträgeranordnung (10) Richtung Ortsbrust der zu erstellenden Tunnelbohrung, wobei die Tunnelbohrmaschine (1) einen drehbar angetriebenen Bohrkopf (2), eine Grippervorrichtung (3) mit einem Mittelteil (4) und mit zwei seitlich von dem Mittelteil (4) ausfahrbaren Grippern (5) zum seitlichen Verspannen an einer zuvor ausgebrochenen Tunnelwand (6) und eine in Längsrichtung (7) wirkende und an der Grippervorrichtung (3) angreifende Vortriebsvorrichtung (8) umfasst, wobei die Vortriebsvorrichtung (8) dazu eingerichtet ist, im Regelbetrieb bei verspannter Grippervorrichtung (3) den Bohrkopf (2) gegen die Tunnelbrust (9) zu drücken und die Grippervorrichtung (3) in ihrer zurückgezogenen Stellung schrittweise in Längsrichtung (7) nachzuziehen,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Grippervorrichtung (3) beim Anfahrbetrieb mit der Anfahrträgeranordnung (10) in Längsrichtung (7) gekoppelt wird,
    - und dass anschließend die Vortriebsvorrichtung (8) betätigt wird, wodurch der Bohrkopf (2) an die Ortsbrust gedrückt wird und die Tunnelbohrmaschine (1) über die Verbindungsvorrichtung (11) in Längsrichtung (7) an der Anfahrträgeranordnung (10) abgestützt ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem bestimmten Bohrfortschritt während des Anfahrbetriebs:
    - die Tunnelbohrmaschine (1) gegebenenfalls in Längsrichtung (7) gesichert wird,
    - die Verbindungsvorrichtung (11) von der Anfahrträgeranordnung (10) entkoppelt wird,
    - die Vortriebsvorrichtung (8) anschließend derart betätigt wird, dass die Grippervorrichtung (3) nachgezogen wird,
    - die Verbindungsvorrichtung (11) anschließend mit der Anfahrträgeranordnung (10) an einer in Längsrichtung (7) weiter Richtung Tunnelbrust (9) liegenden Kopplungsstelle (12) gekoppelt wird,
    - und die Vortriebsvorrichtung (8) betätigt wird, wodurch der Bohrkopf (2) an die Tunnelbrust (9) gedrückt wird und die Tunnelbohrmaschine (1) in Längsrichtung (7) über die Verbindungsvorrichtung (11) an der Anfahrträgeranordnung (10) abgestützt ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Anfahrträgeranordnung (10) im Anfahrbetrieb als Widerlager für die von der Vortriebsvorrichtung (8) und dem Bohrkopf (2) ausgehenden Längs- und Rotationskräfte wirkt,
    - und/oder die Anfahrträgeranordnung (10) im Anfahrbetrieb als einziges Widerlager für die von der Vortriebsvorrichtung (8) und dem Bohrkopf (2) ausgehenden Längs- und Rotationskräfte wirkt,
    - und/oder dass die Gripper (5) der Grippervorrichtung (3) im Anfahrbetrieb frei bzw. unverspannt angeordnet und nicht an der Tunnelwand (6) verspannt sind.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Tunnelbohrmaschine (1) beim Zustellen bzw. im Anfahrbetrieb entlang eines nach oben gekrümmten Übergangsbogens (24) der Anfahrträgeranordnung (10) und weiter in eine an diesen Übergangsbogen (24) anschließende schräg nach oben verlaufenden Steilstrecke (25) bewegt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrkopf (2) beim Zustellen bzw. im Anfahrbetrieb zumindest zeitweise von einer Hilfsvortriebsvorrichtung (15) gehalten, bewegt und/oder geneigt wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachläufer (23) der Tunnelbohrmaschine (1) beim Zustellen bzw. im Anfahrbetrieb mit der Tunnelbohrmaschine (1) verbunden ist.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE411372B (sv) * 1973-08-22 1979-12-17 Linden Alimak Ab Schaktdrivningsmaskin
WO2019025959A1 (en) * 2017-07-31 2019-02-07 Drilling Technical Services (Pty) Ltd MOBILE UNDERGROUND TUNNELING ARRANGEMENT
WO2021192806A1 (ja) * 2020-03-27 2021-09-30 株式会社小松製作所 トンネル掘削装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3061289A (en) * 1959-11-13 1962-10-30 Goodman Mfg Co Rotary head tunneling machine
CN112343608A (zh) * 2020-12-15 2021-02-09 中铁工程装备集团有限公司 一种斜井tbm始发系统及其始发方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE411372B (sv) * 1973-08-22 1979-12-17 Linden Alimak Ab Schaktdrivningsmaskin
WO2019025959A1 (en) * 2017-07-31 2019-02-07 Drilling Technical Services (Pty) Ltd MOBILE UNDERGROUND TUNNELING ARRANGEMENT
WO2021192806A1 (ja) * 2020-03-27 2021-09-30 株式会社小松製作所 トンネル掘削装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ILLWERKE VKW: "Neuer Kraftabstieg für das Rodundwerk I (Impressionen Februar 2021)", 19 March 2021 (2021-03-19), XP055940860, Retrieved from the Internet <URL:https://www.youtube.com/watch?v=m02k49FANUo&t=200s> [retrieved on 20220711] *
ILLWERKE VKW: "Neuer Kraftabstieg für das Rodundwerk I: Zeitraffer-Video vom Einfahren der Tunnelbohrmaschine", 1 April 2021 (2021-04-01), XP055940821, Retrieved from the Internet <URL:https://www.youtube.com/watch?v=R7wctZiG_fg> [retrieved on 20220711] *

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