EP4581242A1

EP4581242A1 - Tunnelbohrmaschine und verfahren zum verbauen von tübbingen

Info

Publication number: EP4581242A1
Application number: EP23794040.8A
Authority: EP
Inventors: Frederic Seng; Marcel Beyer; Dietmar ISELE
Original assignee: Herrenknecht AG
Current assignee: Herrenknecht AG
Priority date: 2022-11-11
Filing date: 2023-10-23
Publication date: 2025-07-09
Also published as: CN120112708A; DE102022129860B3; WO2024099748A1

Abstract

Bei einer Tunnelbohrmaschine und bei einem Verfahren zum Verbauen von Tübbingen (136) sind ist eine Tübbingmanipulationseinheit (139) vorgesehen, mit der ein zu verbauender Tübbing (136) benachbart von verbauten Tübbingen (121) zunächst grob positionierbar sind. Neben einer Spaltdetektionseinrichtung (418, 421) und einer Höhendetektionseinrichtung (412, 415), die stirnseitig ausgerichtet sind, ist eine eindimensional oder zweidimensional arbeitende Verkippungsdetektionseinrichtung (403) vorhanden, mit der eine Verkippung eines zu verbauenden Tübbings (136) in Bezug auf verbaute Tübbinge (121) erfassbar und als Verkippungsdaten einer Positioniersteuereinrichtung (436) zum automatischen präzisen sowie niederdimensional schrittweisen Ausrichten des zu verbauenden Tübbings (136) zweidimensional heruntergebrochen in einer Ebene zumindest parallel zu den verbauten Tübbingen (121) einspeisbar ist. Dadurch lassen sich insbesondere auch Verbindungsdübel (427) in der Regel beschädigungsfrei und mit verhältnismäßig geringen Kräften in zugeordnete Verbindungsdübelaufnahmen einschieben.

Description

Tunnelbohrmas chine und Verfahren zum Verbauen von Tübbingen

Die Erfindung betrifft eine Tunnelbohrmas chine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Verbauen von Tübbingen .

Eine derartige Tunnelbohrmaschine ist aus CN 112253168 A bekannt . Diese vorbekannte Tunnelbohrmas chine verfügt über eine Tübbingmanipulationseinheit , die zum Aufnehmen eines Tübbings und zum Positionieren eines zu verbauenden Tübbings im Bereich wenigstens eines verbauten Tübbings eingerichtet ist . Die Tübbingmanipulationseinheit ist mit einer Spaltdetektionseinrichtung ausgestattet , die dazu eingerichtet ist , wenigstens einen stirnseitig zwischen einem zu verbauenden Tübbing und einem verbauten Tübbing ausgebildeten Stirnspalt zu erfas sen und einer Positioniersteuereinrichtung als Spaltdaten einzuspeisen . Weiterhin ist die Tübbingmanipulationseinheit mit einer Höhendetektionseinrichtung ausgestattet , die dazu eingerichtet ist , wenigstens einen stirnseitig zwischen einem zu verbauenden Tübbing sowie einem verbauten Tübbing ausgebildeten Höhenversat z zu erfas sen und der Positioniersteuereinrichtung als Höhenversat zdaten einzuspeisen . Die Pos itioniersteuereinrichtung ist dazu eingerichtet, Spaltdaten und Höhenversatzdaten der Tübbingmanipulationseinheit zum Positionieren des zu verbauenden Tübbings dahingehend einzuspeisen, dass mit der Tübbingmanipulationseinheit der zu verbauende Tübbing spaltfrei und höhenversatzfrei zu benachbarten verbauten Tübbingen positionierbar ist. Hierbei kommen Laserdistanzsensoren und ein Dreiecksmarkierungsbild für eine Hough- Transformation zum Einsatz.

Aus FR 3 120 385 Al ist eine Tunnelbohrmaschine bekannt, zum Ausrichten von zu verbauenden Tübbingen mit Messeinrichtungen ausgestattet ist, die stirnseitig und in Umfangsrichtung zu bereits verbauten Tübbingen ausgerichtet sind.

Aus JP-H-0860995 A ist eine entsprechende Tunnelbohrmaschine bekannt, wobei hier zum Vermessen von Stirnspalten und Höhenversätzen Bildbeauf schlagungs- und Bildverarbeitungseinrichtungen vorgesehen sind.

Aus JP-H-0734796 A ist eine Tunnelbohrmaschine bekannt, bei der für ein Positionieren von zu verbauenden Tübbingen zum Erfassen von Stirnspalten und Seitenspalten zwischen einem zu verbauenden Tübbing und verbauten Tübbingen Bildbeauf schlagungs- und Bildverarbeitungseinrichtungen vorhanden sind.

Aus EP 3 523 504 Bl sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum automatisierten Aufnehmen und Platzieren eines Segments zur Herstellung einer Tunnelaus kleidung bekannt , wobei hier ein dreidimensionales Ans ichtssystem mit wenigstens vier Laser-Profilmessern zum Einsat z kommt , um eine Positions- und Neigungsabweichung zwis chen einem Aufrichter und einem zu erfas senden Segment zu bestimmen, um anschließend mittels eines Anbringungsplans die Bahn des Aufrichters zu bestimmen , um das Segment für einen ans chließenden Verbau zu pos itionieren .

Aus EP 0 791 725 A sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatis ierten Pos itionieren von Tübbingen in einem Tunnel bekannt , bei denen Referenzpunkte auf dem zu verbauenden Tübbing mit Referenzpunkten auf einem verbauten Tübbing in Übereinstimmung gebracht werden .

Aus WO 2021 / 136837 Al s ind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatis ierten Anordnen von Tunnelausbausegmenten bekannt , bei denen zum Pos itionieren der Tunnelausbausegmente Tunnelausbausegmentsensoren in Gestalt von sogenannten Time-of-Flight-Kameras , die dreidimensional arbeiten, vorgesehen sind .

Aus JP 2004131979 A ist eine Erektorsteuervorrichtung mit einer Anordnung zur seitlichen Höhenkontrolle zwischen einem zu verbauenden Tübbing und einem verbauten Tübbing bekannt .

Weitere Tunnelbohrmas chinen und zugehörige

Komponenten für den Verbau von Tübbingen sind aus CN 107449383 A, CN 113184678 A, CN 113460851 A , EP 0 791 725 Al , JP-H-08296400 A, JP 3238989 B2 und JP 3355802 B2 bekannt .

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , eine Tunnelbohrmaschine der eingangs genannten Art und ein Verfahren zum Verbauen von Tübbingen anzugeben , die sich durch ein automatis iertes , hochpräz ises Pos itionieren von zu verbauenden Tübbingen für ein kräftearmes sowie weitgehendes oder sogar vollständig bes chädigungs freies Verbinden mit verbauten Tübbingen über Verbindungsdübel und Verb indungs dübel auf nahmen aus zeichnen .

Diese Aufgabe wird bei einer Tunnelbohrmaschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst .

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Verbauen von Tübbingen erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst .

Dadurch , dass bei der Tunnelbohrmas chine sowie bei dem Verfahren gemäß der Erfindung die Tübbingmanipulationseinheit mit einer aus schließlich stirnseitig arbeitenden Verkippungsdetektionseinrichtung ausgestattet ist , die dazu eingerichtet ist , auf der Grundlage von eindimens ionalen oder zweidimensionalen Mes sungen mit ans chließender eindimensionaler oder zweidimensionaler Mes sdatenverarbeitung einen Verkippungswinkel zwischen einem zu verbauenden Tübbing sowie wenigstens einem verbauten Tübbing in Bezug auf eine Längsref erenzrichtung, die gegenüber einem bereits verbauten Tübbing insbesondere durch eine direkte Neigungsmessung oder eine Schildschwanzluftmessung festgelegt ist, zu erfassen und der Positioniersteuereinrichtung als Verkippungsdaten einzuspeisen, lässt sich der zu verbauende Tübbing in Bezug auf benachbarte verbaute Tübbinge messtechnisch verhältnismäßig einfach und dennoch relativ genau automatisch im Rahmen von vorbestimmten und damit zulässigen Toleranzen und/oder vorbestimmten und damit zulässigen beabsichtigten Verkippungen verkippungsfrei positionieren. Dadurch fluchten an dem zu verbauenden Tübbing und an verbauten Tübbingen für eine Verbindung in axialer Richtung, gegebenenfalls aber auch in Umfangsrichtung, vorhandene Verbindungsdübel und Verbindungsdübelaufnahmen, so dass beispielsweise mit Vortriebspressen der Tunnelbohrmaschine der zu verbauende Tübbing mit Minimalkräften und zum Herstellen der Dübelverbindung weitgehend oder gar vollständig beschädigungsfrei verschiebbar ist. Gemäß dem Verfahren der Erfindung sind hierfür zum Durchführen der aufeinanderfolgenden Einzelschritte lediglich niederdimensionale, nämlich eindimensionale oder zweidimensionale, Messungen erforderlich, die auch unter den rauen Betriebsbedingungen einer Tunnelbohrmaschine robuste und verlässliche Ergebnisse liefern.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben s ich aus der nachfolgenden Bes chreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung mit Bezug auf die Figuren der Zeichnung .

Es zeigen :

Fig . 1 in einer vereinfachten Seitenans icht ein erfindungs gemäßes Ausführungsbeispiel einer Tunnelbohrmaschine im Endbereich eines Schildschwanzmantels mit einer Tübbingmanipulationseinheit ,

Fig . 2 in einer perspektivischen Ansicht die Tübbingmanipulationseinheit gemäß Fig . 1 ,

Fig . 3 in einer perspektivischen Ansicht einen Teil der Tübbingmanipulationseinheit gemäß Fig . 2 ,

Fig . 4 in einer s chematis chen Draufsicht eine Anzahl von verbauten Tübbingen und ein zu verbauender Tübbing, der mit einem Tübbinghalteorgan der Tübbingmanipulationseinheit verbunden ist , sowie Elemente einer Verkippungsdetektionseinrichtung gemäß einer ersten Aus führung,

Fig . 5 in einer Seitenans icht die Anordnung gemäß Fig . 4 mit Blick auf die Verkippungsdetektionseinrichtung , Fig. 6 in einer Seitenansicht die Anordnung gemäß Fig. 5 mit Blick auf Höhenversatzlaser,

Fig. 7 in einer Stirnansicht die Anordnung gemäß Fig. 4 mit Blick auf einen Höhenprüflaser,

Fig. 8 in einer Seitenansicht die Anordnung gemäß Fig. 4 mit Blick auf eine Stirnseitenkamera,

Fig. 9 in einer schematischen Draufsicht eine Anzahl von verbauten Tübbingen und ein zu verbauender Tübbing, der mit einem Tübbinghalteorgan der Tübbingmanipulationseinheit verbunden ist, sowie Elemente einer Verkippungsdetektionseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführung,

Fig. 10 in einer Seitenansicht die Anordnung gemäß Fig. 9 mit Blick auf einen Laserprofilometer,

Fig. 11 in einer Stirnansicht die Anordnung gemäß Fig. 9 mit Blick auf Höhenprüflaser,

Fig. 12 in einer Seitenansicht die Anordnung gemäß Fig. 9 mit Blick auf eine

Stirnseitenkamera Fig . 13 in einer Ans icht eine Ausführung einer Tunnelbohrmaschine mit einem Schildschwanzmantel , in dem eine Anzahl von Schildschwanzluftsensoren integriert s ind,

Fig . 14 in einer Draufsicht verbaute Tübbinge und einen zu verbauenden Tübbing , der sich in einer Grobpositionierung befindet ,

Fig . 15 in einer Schnittansicht die Anordnung gemäß Fig . 14 ,

Fig . 16 in einer Schnittansicht ausgehend von der Anordnung gemäß Fig . 14 mit dem nunmehr im Rahmen von vorbestimmten zuläss igen Toleranzen verkippungs frei angeordneten zu verbauenden Tübbing ,

Fig . 17 in einer Schnittansicht ausgehend von der Anordnung gemäß Fig . 16 mit dem nunmehr mit den verbauten Tübbingen fluchtend angeordneten zu verbauenden Tübbing,

Fig . 18 in einer Draufsicht ausgehend von der Anordnung gemäß Fig . 17 mit mit ihren Stirnseiten parallel angeordneten verbauten Tübbingen und einem zu verbauenden Tübbing,

Fig . 19 in einer Draufsicht ausgehend von der Anordnung gemäß Fig . 18 nach Drehen des zu verbauenden Tübbings in Umfangsrichtung mit den Verbindungsdübeln und den Verbindungsdübelaufnahmen in einer fluchtenden Anordnung,

Fig . 20 in einer Draufsicht ausgehend von der Anordnung gemäß Fig . 19 nach Herstellen der Dübelverbindung,

Fig . 21 in einer Schnittansicht in Längsrichtung einen Schildschwanzmantel einer beispielhaften Tunnelbohrmas chine bei einer Kurvenfahrt ,

Fig . 22 in einer Schnittansicht die Anordnung gemäß Fig . 21 im Bereich eines bereits verbauten Tübbings und eines zu verbauenden Tübbings vor Durchführen eines Höhenausgleichs und

Fig . 23 in einer Schnittansicht die Anordnung gemäß Fig . 22 im Bereich eines bereits verbauten Tübbings und eines zu verbauenden Tübbings nach Durchführen eines Höhenausgleichs .

Fig . 1 zeigt in einer vereinfachten Seitenans icht ein erfindungsgemäßes Aus führungsbeispiel einer zum Vortreiben eines Tunnels eingerichteten Tunnelbohrmas chine 103 im tunnelseitigen Endbereich eines Schildschwanzmantels 106 . Die Tunnelbohrmas chine 103 verfügt über eine Abraumabfördereinheit 109 , die dazu eingerichtet ist , von einem in Fig . 1 nicht dargestellten Schneidrad der Tunnelbohrmaschine 103 in Vortriebsrichtung vorderseitig abgebautes Material entgegen der Vortriebsrichtung abzufördern .

Weiterhin ist die Tunnelbohrmas chine 103 mit einem Pressenlagerring 112 ausgestattet , der nahe dem Schilds chwanzmantel 106 angeordnet ist und in dem ringartig eine Anzahl von Vortriebspres sen 115 gehalten sind .

Weiterhin läs st s ich der Darstellung gemäß Fig . 1 entnehmen , dass an dem dem Pres senlagerring 112 abgewandten Ende des Schildschwanzmantels 106 eine Schilds chwanzdichtung 118 angeordnet ist , die in Umfangsrichtung ringartig umläuft und das Ende des Schilds chwanzmantels 106 nach radial innen gegen eine aus verbauten Tübbingen 121 zusammengesetzte Tunnelwand 124 abdichtet . Die verbauten Tübbinge 121 ums chließen einen Tunnelraum 127 und schirmen diesen gegen die anstehende Geologie 130 ab .

Zum Durchführen des Ringbaus zum Erhalt der Tunnelwand 124 aus einer Abfolge von in Umfangsrichtung ges chlossen fertiggestellten Tübbingringen 131 s ind über eine Tübbingzuführeinheit 133 zu verbauende Tübbinge 136 in Vortriebsrichtung bis in einen von dem Schilds chwanzmantel 106 ums chlossenen Ringbaubereich zuführbar . Zum Pos itionieren von zu verbauenden Tübbingen 136 während des Ringbaus ist die Tunnelbohrmas chine 103 mit einer Tübbingmanipulationseinheit 139 , auch als Erektor bezeichnet , ausgestattet . Die Tübbingmanipulationseinheit 139 verfügt als Tübbinghalteorgan über eine Tübbinghalteplatte 142 , mit der ein zu verbauender Tübbing 136 beispielsweise durch Erzeugen eines Unterdrucks mit der Tübbingmanipulationseinheit 139 lösbar verbindbar ist .

Die Tübbinge 121 , 136 bilden im Quers chnitt Abs chnitte eines idealisierten Zylinders mit einer außenseitigen und innenseitigen dreidimensionalen Mantelfläche .

Die Tübbingmanipulationseinheit 139 verfügt weiterhin über einen Lagerring 145 , der entlang von Führungss chienen 148 der Tübbingmanipulationseinheit 139 in Längsrichtung des Tunnelraums 127 verschiebbar und drehfest mit den Führungss chienen 148 verbunden ist . In Vortriebsrichtung vorderseitig angeordnet verfügt die Tübbingmanipulationseinheit 139 über Abstützwangen 151 , die fest mit einem Tragkreuz 154 verbunden s ind .

Fig . 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht die Tübbingmanipulationseinheit 139 des anhand Fig . 1 erläuterten Aus führungsbeispiels . Der Darstellung gemäß Fig . 2 lässt sich entnehmen , dass die Tübbingmanipulationseinheit 139 mit einem Drehring 203 ausgestattet ist , der drehbar mit dem drehfest mit den Führungss chienen 148 verbundenen Lagerring 145 verbunden ist . An dem mittels Drehringantriebseinheiten 205 drehbaren Drehring 203 s ind einander diagonal gegenüberliegende Radialverfahrzylinder 206 angebracht , die über j eweils ein Seitenarmgelenk 209 gelenkig mit j eweils einem Ende eines Seitenarms 212 verbunden sind . Die den Seitenarmgelenken 209 abgewandten Enden der Seitenarme 212 sind fest mit einem Mittelblock 215 verbunden , an dem, wie weiter unter näher erläutert , die Tübbinghalteplatte 142 drehbar und s chwenkbar angebracht ist .

Der Lagerring 145 ist im Verbund mit dem Drehring 203 , den Radialverf ahrzylindern 206 , den Seitenarmen 212 , dem Mittelblock 215 und weiteren mit wenigstens einem dieser Komponenten fest verbundenen Bauteilen mittels Travelzylindern 218 entlang der Führungss chienen 148 vers chiebbar .

Somit ist ein in Fig . 2 nicht dargestellter , mit der Tübbinghalteplatte 142 verbundener zu verbauender Tübbing 136 durch Verschieben des Lagerrings 145 in Längsrichtung , durch Drehen des Drehrings 203 gegenüber dem Lagerring 145 und durch vorbestimmtes Aus fahren der Radialverfahrzylinder 206 während des Ringbaus für eine Grobpositionierung im Bereich von in Fig . 2 nicht dargestellten bereits verbauten Tübbingen 121 pos itionierbar .

Fig . 3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Teil der Tübbingmanipulationseinheit 139 im Bereich des Mittelblocks 215 . Aus Fig . 3 ist ers ichtlich , dass die Tübbinghalteplatte 142 über einen Drehzylinder 303 verfügt , der zum einen an der Tübbinghalteplatte 142 und zum anderen an dem Mittelblock 215 angreift . Mit dem Drehzylinder 303 ist die Tübbinghalteplatte 142 gegenüber dem Mittelblock 215 in einer Drehebene drehbar . Mit einem Verkippzylinder 306 , der zum einen an der Tübbinghalteplatte 142 und zum anderen an dem Mittelblock 215 angreift , ist die Tübbinghalteplatte 142 in einer rechtwinklig zu der Drehebene liegenden Kippebene verkippbar .

Aus den obigen Erläuterungen ergibt s ich, das s somit ein in Fig . 3 nicht dargestellter zu verbauender Tübbing 136 mittels der Tübbinghalteplatte 142 während des Ringbaus räumlich genau an in Fig . 3 ebenfalls nicht dargestellten bereits verbauten Tübbingen 121 pos itionierbar ist .

Fig . 4 zeigt in einer s chematis chen Draufsicht eine Anordnung von verbauten Tübbingen 121 , in deren Nachbarschaft ein mit der Tübbinghalteplatte 142 der Tübbingmanipulationseinheit 139 verbundener zu verbauender Tübbing 136 in einer Grobpos itionierung angeordnet ist . Die Tübbingmanipulationseinheit 139 ist mit einer Verkippungsdetektionseinrichtung 403 ausgestattet , mittels der die Radialverfahrzylinder 206 ansteuerbar s ind und die bei der in Fig . 4 erläuterten ersten Ausführung als eindimens ional arbeitende Verkippungsstrahlungsquellen einen ersten Verkippungslaser 406 sowie einen zweiten Verkippungs laser 409 aufweist , die dicht beieinander angeordnet sind . Weiterhin verfügt die Tübbingmanipulationseinheit 139 als eindimens ional arbeitende Höhenversat zstrahlungsquellen einer Höhendetektionseinrichtung über einen ersten Höhenversat zlaser 412 und über einen zweiten Höhenversat zlaser 415 , die einander gegenüberliegend randseitig der Tübbinghalteplatte 142 angeordnet sind und mittels denen der Verkippzylinder 306 ansteuerbar ist . Weiterhin ist die Tübbingmanipulationseinheit 139 mit einer ersten Stirnseitenkamera 418 und mit einer zweiten Stirnseitenkamera 421 , welche zweidimensional arbeiten, einer Spaltdetektionseinrichtung ausgebildet , die ebenfalls randseitig der Tübbinghalteplatte 142 angeordnet s ind und mittels denen der Drehzylinder 303 sowie die Drehringantriebseinheiten 205 ansteuerbar s ind .

Die Verkippungs laser 406 , 409 , die Höhenversat zlaser 412 , 415 und die Stirnseitenkameras 418 , 421 s ind dabei so ausgerichtet , das s ihr j eweiliger Wirkbereich über zu einer bei bestimmungsgemäßer Ausrichtung der Tübbinghalteplatte 142 entgegen der Vortriebsrichtung ausgerichtete Stirnseite 424 der Tübbinghalteplatte 142 ausgerichtet ist und über die Stirnseite 424 hinausreicht . Dabei liegt im Falle der Stirnseitenkameras 418 , 421 j eweils ein Verbindungsdübel 427 , der in eine zugeordnete Verbindungsdübelaufnahme 428 eines verbauten Tübbings 121 des zuletzt fertiggestellten Tübbingrings 131 einzufügen ist und über eine im Bereich der Stirnseite 424 der Tübbinghalteplatte 142 liegende Stirnseite 430 des zu verbauenden Tübbings 136 hinausragt , in dem Wirkbereich im Sinne eines Ges ichtsfeldes der j eweiligen Stirnseitenkamera 418 , 421 .

Die einem Verkippungswinkel zugeordneten Ausgangss ignale der Verkippungs laser 406 , 409 s ind einer Pos itioniersteuereinrichtung 436 der Tübbingmanipulationseinheit 139 als Verkippungsdaten einspeisbar, während die Ausgangss ignale der Höhenversat zlaser 412 , 415 der Pos itioniersteuereinrichtung 436 als Höhenversat zdaten einspeisbar s ind . Die Bilddaten der Stirnseitenkameras 418 , 421 wiederum sind unter Erkennen der Breite eines Stirnspalts 439 , der zwischen der Stirnseite 430 des zu verbauenden Tübbings 136 und gegenüberliegenden Stirnseiten 442 von verbauten Tübbingen 121 des zulet zt fertiggestellten Tübbingrings 131 der Pos itioniersteuereinrichtung 436 als Spaltdaten einspeisbar .

Mit der Pos itioniersteuereinrichtung 436 sind unter Berücks ichtigen der ihr eingespeisten , gegenüber dreidimensionalen räumlichen Daten niederdimensionaler Daten über Steuerleitungen 445 insbesondere die Radialverfahrzylinder 206 , der Drehzylinder 303 und der Verkippzylinder 306 ansteuerbar .

Fig . 5 zeigt in einer Seitenans icht die Anordnung gemäß Fig . 4 mit Blick auf die Verkippungsdetektionseinrichtung 403 gemäß dem in Fig . 4 dargestellten Ausführungsbeispiel . Aus der Darstellung gemäß Fig . 5 ist ersichtlich, das s die Verkippungs laser 406 , 409 durch ein beispielhaft dargestelltes Anbringen an einer Fixierkonstrukt ion 503 in einer festen räumlichen Anordnung zueinander ausgerichtet s ind . Die Fixierkonstrukt ion 503 steht beispielsweise über eine Träger konstruktion 506 mit der Tübbinghalteplatte 142 in Verbindung, so dass die Verkippungs laser 406 , 409 von einem zu verbauenden Tübbing 136 wegweisend in einem Abstand von der Tübbinghalteplatte 142 positioniert s ind .

Für eine eindimensionale Abstandsmessung beaufschlagt in der Darstellung gemäß Fig . 5 eine modulierte Ausgangs strahlung 509 des ersten Verkippungs lasers 406 einen bereits verbauten Tübbing 121 des zulet zt fertiggestellten Tübbingrings 131 in einem einem zu verbauenden Tübbing 136 benachbarten, punktförmigen ersten Auf tref fbereich 512 , während ebenfalls für eine eindimens ionale Abstandsmes sung modulierte Ausgangsstrahlung 515 des zweiten Verkippungs lasers 409 aufgrund dessen Ausrichtung zu dem ersten Verkippungs laser 406 unter einem vorbestimmten Relativwinkel 518 den bereits verbauten Tübbing 121 unter einem Referenzwinkel 521 in einem punktförmigen zweiten Auf tref fbereich 524 beaufschlagt , der von dem zu verbauenden Tübbing 136 weiter als der erste Auf tref fbereich 512 beabstandet ist . Somit ist ein zwischen dem Auf tret fbereichen 512 , 524 ausgebildeter Referenzabstand 527 , der über durch die Verkippungs laser 406 , 409 bestimmbaren Abstände zwis chen den Verkippungs lasern 406 , 409 und den j eweiligen Auf tref fbereichen 512 , 524 sowie dem Relativwinkel 518 festgelegt ist , durch j eweils eindimens ionale Mes sungen ein Maß für die Verkippung eines zu verbauenden Tübbings 136 in Bezug auf einen verbauten Tübbing 121 des zulet zt fertiggestellten Tübbingrings 131 , nämlich in einer zu einer durch die radial nach innen weisende Seite eines verbauten Tübbings 121 festgelegten Längsref erenzrichtung rechtwinkligen Richtung, bestimmbar und als einem Verkippungswinkel zugeordnete Verkippungsdaten der Pos itioniersteuereinheit 436 einspeisbar . Mit der Pos itioniersteuereinheit 436 ist auf der Grundlage der Verkippungsdaten die Verkippung des zu verbauenden Tübbings 136 in Bezug auf den von der Ausgangsstrahlung 509 , 515 der Verkippungslaser 406 , 409 beaufs chlagten verbauten Tübbing 121 des zulet zt fertiggestellten Tübbingrings 131 mit Einstellen eines Istwerts des s ich aus den Abständen zwischen den Verkippungslasern 506 , 509 , dem Relativwinkel 518 und dem Referenzabstand 527 ergebenden Referenzwinkels 521 auf einen vorherbestimmten Sollwert als Idealwert dahingehend korrigierbar, so dass die Tübbinge 121 , 136 entlang der Verbindungslinie zwischen den Auf tref fbereichen 512 , 524 parallel und damit im Rahmen von vorbestimmten zuläss igen Toleranzen und/oder vorbestimmten beabsichtigten Verkippungen verkippungs frei ausrichtbar s ind . Nachfolgend ist daher im Sinne der Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Begriff „verkippungsfrei" grundsätzlich als „im Rahmen von vorbestimmten zulässigen Toleranzen und/oder vorbestimmten beabsichtigten Verkippungen verkippungsfrei" zu verstehen.

Fig. 6 zeigt in einer Seitenansicht die Anordnung gemäß Fig. 5 mit Blick auf den ersten Höhenversatzlaser 412, der bei diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft dargestellt an einer Fixier konstruktion 603 angebracht ist, die wiederum über eine Träger konstruktion 606 in einem Abstand von der Tübbinghalteplatte 142 fest mit der Tübbinghalteplatte 142 verbunden ist. In der Darstellung gemäß Fig. 6 beaufschlagt Ausgangsstrahlung 609 des ersten Höhenversatzlasers 412 für eine eindimensionale Messung die tunnelseitig nach radial innen weisende Seite eines verbauten Tübbings 121 des zuletzt fertiggestellten Tübbingrings 131, wobei die Ausgangsstrahlung 609 derart moduliert ist, dass der Weg zwischen dem ersten Höhenversatzlaser 412 und einem Auf tref fbereich 612 der Ausgangsstrahlung 609 auf den verbauten Tübbing 121 ein Maß für den Höhenversatz des zu verbauenden Tübbings 136 in Bezug auf den verbauten Tübbing 121 des zuletzt fertiggestellten Tübbingrings 131 ist und als Höhenversatzdaten der Positioniersteuereinrichtung 436 einspeisbar ist. Die Positioniersteuereinrichtung 436 ist dazu eingerichtet, auf der Grundlage der von den Höhenversatzlasern 412, 415 gewonnenen Höhenversatzdaten den zu verbauenden Tübbing 136 mittels der Tübbingmanipulationseinheit 139 derart automatisch auszurichten, dass die nach radial innen weisenden Innenseiten der Tübbinge 121, 136 höhenversatzfrei auf einer zylindrischen Mantelfläche, auf zwei Dimensionen heruntergebrochen und anschaulich gesprochen in einer Ebene, liegen.

Fig. 7 zeigt in einer Stirnansicht die Anordnung gemäß Fig. 4 mit Blick auf einen ersten Höhenprüflaser 703 und auf einen zweiten Höhenprüflaser 706 als Höhenprüfstrahlungsquellen einer Höhenprüfeinrichtung für eine eindimensionale Messung, die jeweils an der Tübbinghalteplatte 142 angebracht und bei bestimmungsgemäßer Anordnung der Seitenarme 212 während des Positionierens eines zu verbauenden Tübbings 136 in Umfangsrichtung nach außen ausgerichtet sind, so dass Ausgangsstrahlung 709, 712 der Höhenprüflaser 703, 706 eine nach radial innen weisende Innenseite 715 eines verbauten Tübbings 121 des aktuell fertigzustellenden Tübbingrings 131 beaufschlagt. Die Ausgangsstrahlungen 709, 712 der Höhenprüflaser 703, 706 sind derart moduliert, dass hierüber der Abstand zwischen den Höhenprüf lasern 703, 706 sowie der jeweiligen Innenseite 715 des beaufschlagten verbauten Tübbings 121 des aktuell fertigzustellenden Tübbingrings bestimmbar und unabhängig von den Verkippungslasern 406, 409 sowie den Höhenversatzlasern 412, 415 allein zur Abschlussprüfung bestimmbar sowie beispielsweise zu Dokumentat ions zwecken abspeicherbar ist.

Falls die zu Kontrollzwecken durchgeführte Abschlussprüfung ergibt, dass der Abstand zwischen den Höhenprüf lasern 703, 706 und der jeweiligen Innenseite 715 des beaufschlagten verbauten Tübbings 121 des aktuell fertigzustellenden Tübbingrings außerhalb eines hinterlegten zulässigen Toleranzbereichs oder einer vorbestimmten beabsichtigten Verkippung liegt, lässt sich eine zweckmäßigerweise manuell vorzunehmende Abschlusskorrektur zum Einhalten des zulässigen Toleranzbereichs und/oder zum Einstellen der beabsichtigten Verkippung durchführen .

Die Anordnung des zu verbauenden Tübbings 136 auch mit den sich in Längsrichtung erstreckenden Randseiten spaltfrei im Sinne eines üblichen minimalen Spaltabstands ist, wie weiter unten näher erläutert, durch Ausrichten der Verbindungsdübel 427 mit ihnen zugeordneten Verbindungsdübelaufnahmen mittels der Stirnseitenkameras 418, 421 erreicht.

Fig. 8 zeigt in einer Seitenansicht die Anordnung gemäß Fig. 4 mit Blick auf die erste Stirnseitenkamera 418, die rein beispielhaft über eine Fixier konstruktion 803, die wiederum an einer Trägerkonstrukt ion 806 angebracht ist, mit der Tübbinghalteplatte 142 fest verbunden und in einem vorbestimmten Abstand angeordnet ist . Die Stirnseitenkameras 418 , 421 s ind für zweidimensionale Messungen dazu eingerichtet , innerhalb ihres j eweiligen Gesichts feldes 809 zum einen die relative Position eines Verbindungsdübels 427 in Bezug auf die ihm zugeordnete Verbindungsdübelaufnahme 428 und zum anderen zumindest eine radial innenseitig sowie der Tübbinghalteplatte 142 zugewandte Stirnseitenkante 815 eines verbauten Tübbings 121 und die der Stirnseitenkante 815 dieses verbauten Tübbings 121 gegenüberliegende Stirnseitenkante 818 eines von der Stirnhalteplatte 142 gehaltenen zu verbauenden Tübbings 136 zu erkennen . Der Pos itioniersteuereinrichtung 436 sind diese Daten als Dübellagedaten und als Spaltdaten einspeisbar .

Die Pos itioniersteuereinrichtung 436 ist dazu eingerichtet , auf der Grundlage der durch die Stirnseitenkameras 418 , 421 gewonnenen Spaltdaten sowie Dübellagedaten die Stirnseitenkanten 815 , 818 parallel zueinander und die Verbindungdübel 427 sowie die zugeordneten Verbindungsdübelaufnahmen 428 miteinander fluchtend automatis ch aus zurichten .

Für ein Verbinden von zu verbauenden Tübbingen 136 an bereits verbauten Tübbingen 121 eines fertiggestellten Tübbingrings 131 ist es zweckmäßig, das s die Verbindungsdübel 427 und damit auch die bestimmten Verbindungsdübeln 427 zugeordneten Verbindungsdübelaufnahmen 428 in Umfangsrichtung regelmäßig beabstandet sind .

Fig . 9 zeigt in einer s chematis chen Draufsicht eine Anzahl von verbauten Tübbingen 121 und ein zu verbauender Tübbing 136 , der mit einer Tübbinghalteplatte 142 der Tübbingmanipulationseinheit 139 verbunden ist , und Elemente einer Verkippungsdetektionseinrichtung 903 gemäß einer zweiten Aus führung, die wie die erste Aus führung gemäß Fig . 4 mit einer Spaltdetektionseinrichtung sowie mit einer Höhendetektionseinrichtung ausgebildet ist . Dabei sind sich bei den Aus führungsbeispielen gemäß Fig . 4 und Fig . 9 einander entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugs Zeichen versehen und zum Vermeiden von Wiederholungen im Weiteren zum Teil nicht näher erläutert . Die Verkippungsdetektionseinrichtung 903 in der zweiten Aus führung gemäß Fig . 9 ist mit einem Verkippungsneigungsmesser 906 ausgestattet , der wie weiter unten, insbesondere in Zusammenhang mit Fig . 13 , erläutert von aus einer sogenannten Schilds chwanz luftmessung stammenden Neigungsdaten beaufschlagbar ist , um eine Neigung der Tübbinghalteplatte 142 relativ zu bereits verbauten Tübbingen 121 zu bestimmen .

Weiterhin ist eine Positioniersteuereinrichtung 909 vorhanden , die mit dem Verkippungsneigungsmesser 906 verbunden ist und mittels der , wie weiter unten näher erläutert , insbesondere die Radialverfahrzylinder 206 , der Drehzylinder 303 und über den Verkippungsneigungsmesser 906 der Verkippzylinder 306 ansteuerbar s ind .

Das Aus führungsbeispiel gemäß Fig . 9 ist weiterhin mit einem ersten Laserprofilometer 912 und mit einem zweiten Laserprofilometer 915 als zweidimensional arbeitende Profilmesser einer kombinierten Spaltdetektionseinrichtung und Höhendetektionseinrichtung ausgestattet , die rein beispielhaft nach dem sogenannten LiDAR- ( „Light detection and ranging" ) Prinz ip arbeiten . Die Laserprofilometer 912 , 915 sind im Frontbereich der Tübbinghalteplatte 142 angeordnet sowie zu der in Vortriebsrichtung rückseitig liegende Stirnseite 430 des zu verbauenden Tübbings 136 hinaus ausgerichtet und wirken über die Stirnseite 430 hinaus . Mit den Laserprofilometern 912 , 915 sind für die räumliche Lage der Tübbinghalteplatte 142 charakteristische Lagedaten erzeugbar und der Pos itioniersteuereinrichtung 909 zum Ansteuern der Radialverfahrzylinder 206 sowie des Drehzylinders 303 einspeisbar .

Weiterhin verfügt das Aus führungsbeispiel gemäß Fig . 9 über eine einz ige , zweidimensional arbeitende Stirnseitenkamera 918 , die so angeordnet und zu der Stirnseite 430 ausgerichtet ist , dass in deren Gesichts feld ein Verbindungsdübel 427 des zu verbauenden Tübbings 136 liegt . Mittels der Stirnseitenkamera 918 sind die Drehringantriebseinheiten 205 ansteuerbar . Dabei entspricht die Funktionsweise der einzigen Stirnseitenkamera 918 bei dem Aus führungsbeispiel gemäß Fig . 9 der j eweiligen Funktionsweise der Stirnseitenkameras 418 , 421 des anhand Fig . 4 und in nachfolgenden Figuren erläuterten Aus führungsbeispiels . Somit s ind mit der Stirnseitenkamera 918 für die relative Lage des in deren Ges ichtsfeld liegenden Verbindungsdübels 427 und der zugehörigen Verbindungsdübelaufnahme 428 charakteristische Dübellagedaten erzeugbar und der Pos itioniersteuereinrichtung 909 einspeisbar .

Mit der Pos itioniersteuereinrichtung 909 sind unter Berücks ichtigen der ihr eingespeisten Daten über Steuerleitungen 921 insbesondere die Radialverfahrzylinder 206 , der Drehzylinder 303 und der Verkippzylinder 306 ansteuerbar .

Fig . 10 zeigt in einer Seitenansicht die Anordnung gemäß Fig . 9 mit Blick auf den ersten Laserprofilometer 912 , der rein beispielhaft über eine Fixier konstruktion 1003 , die an einer Trägerkonstrukt ion 1006 angebracht ist , fest mit der Tübbinghalteplatte 142 verbunden ist . Mit dem ersten Laserprofilometer 912 und entsprechend mit dem zweiten Laserprofilometer 915 ist j eweils ein in der Darstellung gemäß Fig . 10 gestrichelt umrandet dargestellter Laserprofilraum 1009 zweidimensional erfas sbar , der insbesondere die Stirnseitenkante 818 des zu verbauenden Tübbings 136 und die Stirnseitenkante 815 eines verbauten Tübbings 121 des zuletzt fertiggestellten Tübbingrings 131 erfasst . Aus den von den Laserprofilometern 912 , 915 gewonnenen Bilddaten sind sowohl Spaltdaten in Gestalt eines Abstands der Stirnseitenkanten 815 , 818 in Längsrichtung und Höhenversatzdaten der Stirnseitenkanten 815 , 818 in radialer Richtung erzeugbar und der Pos itioniersteuereinrichtung 909 zum Pos itionieren des zu verbauenden Tübbings 136 derart automatisch einspeisbar, das s der zu verbauende Tübbing 136 mit seiner Stirnseitenkante 818 parallel zu Stirnseitenkanten 815 von verbauten Tübbingen 121 des zulet zt fertiggestellten Tübbingrings 131 ausgerichtet und die nach radial innen weisenden Innenseiten 1012 , 1015 der Tübbinge 121 , 136 im Rahmen der Mes sgenauigkeiten mit den Stirnseiten 430 , 442 zweidimensional heruntergebrochen in einer Ebene liegen .

Bei einer entsprechenden Genauigkeit sind mit den Laserprofilometern 912 , 915 innerhalb von vorbestimmten zuläs sigen Toleranzen auch hinreichend genaue Verkippungsdaten als Maß für Verkippungswinkel zum Ausrichten der zu verbauenden Tübbinge 136 erzeugbar .

Fig . 11 zeigt in einer Stirnans icht die Anordnung gemäß Fig . 9 mit Blick auf einen ersten Höhenprüflaser 1103 und auf einen zweiten Höhenprüflaser 1106 als Höhenprüfstrahlungsquellen einer Höhenprüfeinrichtung, die j eweils an der Tübbinghalteplatte 142 angebracht und bei bestimmungsgemäßer Anordnung der Seitenarme 212 während des Positionierens eines zu verbauenden Tübbings 136 nach radial außen ausgerichtet sind, so dass jeweilige Ausgangsstrahlung 1109, 1112 der Höhenprüflaser 1103, 1106 einen nach radial innen weisende Innenseite 1012 eines verbauten Tübbings 121 des zuletzt fertiggestellten Tübbingrings 131 beaufschlagt. Die Ausgangsstrahlungen 1109, 1112 der Höhenprüflaser 1103, 1106 sind derart moduliert, dass hierüber der Abstand zwischen den Höhenprüf lasern 1103, 1106 in der jeweiligen Innenseite 1012 des beaufschlagten verbauten Tübbings 121 des zuletzt fertiggestellten Tübbingrings 131 bestimmbar und allein zur Abschlussprüfung unabhängig von den Laserprofilometer 912, 915 beispielsweise zu Dokumentationszwecken abspeicherbar ist.

Falls die zu Kontrollzwecken durchgeführte Abschlussprüfung ergibt, dass der Abstand zwischen den Höhenprüf lasern 703, 706 und der jeweiligen Innenseite 715 des beaufschlagten verbauten Tübbings 121 des zuletzt fertiggestellten Tübbingrings 131 außerhalb eines hinterlegten zulässigen Toleranzbereichs oder außerhalb einer vorbestimmten beabsichtigten Verkippung liegt, lässt sich eine Abschlusskorrektur zum Einhalten des zulässigen Toleranzbereichs und/oder zum Einstellen der beabsichtigten Verkippung durchführen .

Die automatische Anordnung des zu verbauenden

Tübbings 136 auch mit den sich in Längsrichtung erstreckenden Randseiten spaltfrei im Sinne eines üblichen minimalen Spaltabstands ist durch Ausrichten der Verbindungsdübel 427 mit ihnen zugeordneten Verbindungsdübelaufnahmen mittels der Stirnseitenkamera 918 erreicht .

Fig . 12 zeigt in einer Seitenansicht die Anordnung gemäß Fig . 9 mit Blick auf die einz ige Stirnseitenkamera 918 , die rein beispielhaft über eine Fixier konstruktion 1203 , die wiederum an einer Trägerkonstrukt ion 1206 angebracht ist , mit der Tübbinghalteplatte 142 fest verbunden und in einem vorbestimmten Abstand angeordnet ist . Die Stirnseitenkamera 918 ist dazu eingerichtet , innerhalb ihres j eweiligen Gesichts feldes 1209 die relative Position eines Verbindungsdübels 427 in Bezug auf die ihm zugeordnete Verbindungsdübelaufnahme 428 zu erkennen . Der Pos itioniersteuereinrichtung 909 sind diese Daten als Dübellagedaten einspeisbar . Die Pos itioniersteuereinrichtung 909 ist dazu eingerichtet , auf der Grundlage der durch die Stirnseitenkamera 918 gewonnenen Dübellagedaten automatis ch den erfas sten Verbindungdübel 427 sowie die zugeordnete Verbindungsdübelaufnahme 428 miteinander fluchtend aus zurichten .

Mit den in Fig . 12 nicht dargestellten Laserprofilometern 912 , 915 s ind zumindest eine radial innenseitig und der Tübbinghalteplatte 142 zugewandte Stirnseitenkante 815 eines verbauten Tübbings 121 des zuletzt fertiggestellten Tübbingrings 131 sowie die der Stirnseitenkante 815 dieses verbauten Tübbings 121 gegenüberliegende Stirnseitenkante 818 eines von der Stirnhalteplatte 142 gehaltenen zu verbauenden Tübbings 136 erfassbar.

Bei dem anhand Fig. 9 bis Fig. 12 erläuterten Ausführungsbeispiel ist es im Übrigen deswegen ausreichend, lediglich eine einzige Stirnseitenkamera 918 vorzusehen, da die Parallelität der Stirnseitenkanten 815, 818 über die beiden Laserprofilometer 912, 915 sichergestellt ist.

Fig. 13 zeigt in einer Ansicht eine Ausführung einer Tunnelbohrmaschine 103 mit einem Schildschwanzmantel 106, in den eine Anzahl von Schildschwanzluftsensoren 1303 integriert sind. Mit den in Vortriebsrichtung vor der Schildschwanzdichtung 118 und damit typischerweise in axialer Richtung im Bereich des zuletzt verbauten Rings von Tübbingen 121 angeordneten Schildschwanzluftsensoren 1303 ist der Abstand zwischen der radial nach innen weisenden Seite des Schildschwanzmantels 106 und der nach radial außen weisenden Seite von verbauten Tübbingen 121 als sogenannte Schildschwanzluft mit, wie in Fig. 13 angedeutet, mittels berührungsfrei, beispielsweise mit Ultraschall arbeitenden Schildschwanzluftsensoren 1303 oder mit körperlichem Kontakt taktil, beispielsweise über eine mechanische Abstandsmessung mittels in radialer Richtung verschiebbarer Messsonden als Schildschwanzluftsensoren 1303 entlang jeweils einer Messstrecke 1306 bestimmbar und alternativ zu einer direkten Mes sung einer Verkippung wie bei der anhand Fig . 4 bis Fig . 8 erläuterten Aus führung der Positioniersteuereinrichtung 909 über den Verkippungsneigungsmes ser 906 zum Umrechnen von Schilds chwanz luftdaten in für die Ref erenzierung der Verkippung zu benutzende Verkippungsdaten einspeisbar .

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung einer Tunnelbohrmas chine 103 gemäß der Erfindung ist vorgesehen, das s die Positioniersteuereinrichtung 909 insbesondere bei einer Kurvenfahrt dazu eingerichtet ist , mit einer Vorausberechnung die im nächsten Tübbingring zu verbauenden Tübbinge 136 wie folgt aus zurichten . Zunächst wird auf wenigstens einen verbauten Tübbing, zweckmäßigerweise j edoch zum Erreichen einer relativ hohen Genauigkeit auf alle verbauten Tübbinge 121 des zuletzt verbauten Tübbingrings eine Schildschwanzluftmes sung durchgeführt und daraus ein Ist-Wert gewonnen . Um den Verbau der im nächsten Tübbingring zu verbauenden Tübbinge 136 annähernd zentris ch zu bewerkstelligen, wird eine Vorausberechnung zum Gewinnen eines Soll-Werts dahingehend durchgeführt , wie der Wert der Schilds chwanz luft für die im nächsten Tübbingring zu verbauenden Tübbinge 136 sein soll , um eine annähernd mittige Anordnung der zu verbauenden Tübbinge 136 gegenüber dem Schildschwanzmantel 106 zu erreichen . Dieser Soll-Wert wird in eine entsprechende Verkippung der j eweils zu verbauenden Tübbinge 136 umgerechnet . Der j eweilige Verkippungswinkel ist über den Verkippungsneigungsmesser 906 als Verkippungsdaten an die Steuereinrichtung 909 zum Ansteuern des Verkippzylinder 306 ausgebbar .

Fig . 14 bis Fig . 20 zeigen in Draufsichten und in Schnittansichten Schritte eines beispielhaften bevorzugten Verfahrens gemäß der Erfindung zum Anordnen von zu verbauenden Tübbingen 136 mittels der voranstehend erläuterten Ausführungsbeispiele von Tunnelbohrmas chinen 103 gemäß der Erfindung .

Fig . 14 zeigt in einer Draufs icht zwei verbaute Tübbinge 121 eines bereits fertiggestellten Tübbingrings 131 und einen zu verbauenden Tübbing 136 , der mit seiner Stirnseite 430 den Stirnseiten 442 der verbauten Tübbinge 121 des zuletzt fertiggestellten Tübbingrings 131 gegenüberliegt und zum Freigeben eines Einbauraums nach einem Einfahren der entsprechenden Vortriebspressen 115 in einem ersten Pos itionierschritt in einer Grobpos itionierung zumindest in Bezug auf die Parallelität der Stirnseiten 430 , 442 sowie der Anordnung der Tübbinge 121 , 136 zweidimensional heruntergebrochen in einer Ebene angeordnet ist .

In einer nachfolgend näher erläuterten ersten Variante des bevorzugten Verfahrens wird der Verkippungswinkel mit Ref erenzierung der Verkippung auf bereits verbaute Tübbinge 121 des zulet zt fertiggestellten Tübbingrings 131 durchgeführt , wobei in der Grobpositionierung auch der Verkippungswinkel im Rahmen von vorbestimmten Toleranzen noch nicht verkippungs frei eingestellt wurde .

In einer zweiten Variante des bevorzugten Verfahrens , die bei dem Aus führungsbeispiel mit Ref erenzierung der Verkippung auf den Schilds chwanzmantel 106 durchgeführt wird, ist in der Grobpos itionierung der Verkippungswinkel im Rahmen von vorbestimmten Toleranzen bereits verkippungs frei eingestellt . Dies erfolgt aus mes stechnis chen Gründen besonders bevorzugt in einer in Fig . 1 dargestellten , sogenannten Sechs- Uhr-Stellung der Tübbinghalteplatte 142 in einer Anordnung der Tübbinghalteplatte 142 und des auf genommenen , zu verbauenden Tübbings 136 im Bereich der Sohle eines aus zukleidenden Tunnelraums 127 .

Aus der Darstellung gemäß Fig . 14 läs st s ich entnehmen , dass bei der Grobpos itionierung der Stirnspalt 439 noch verhältnismäßig groß und in Umfangsrichtung unterschiedlich weit ist . Um aber bereits in diesem Stadium diese unterschiedliche Weite möglichst gering zu halten, wird der Drehzylinder 303 nach der Aufnahme eines zu verbauenden Tübbings 136 in eine Mittelstellung gebracht .

Fig . 15 zeigt in einer Schnittans icht die Anordnung gemäß Fig . 14 , aus der ersichtlich ist , das s in der ersten Variante der zu verbauende Tübbing 136 in der Grobpositionierung gegenüber den verbauten Tübbingen 121 des zulet zt fertiggestellten Tübbingrings 131 weiterhin gegenüber der Längsrichtung verkippt ist .

Fig . 16 zeigt in einer Schnittans icht ausgehend von der Anordnung gemäß Fig . 15 den mittels einer Pos itioniersteuereinrichtung 436 in einem zweiten Pos itionierschritt mit parallelen Stirnseiten 430 , 442 und in einem bei der ersten Variante dem zweiten Pos itionierschritt nachfolgenden dritten Pos itionierschritt nunmehr gegenüber dem verbauten Tübbing 121 des zulet zt fertiggestellten Tübbingrings 131 im oben erläuterten Sinn verkippungs frei angeordneten zu verbauenden Tübbing 136 .

Fig . 17 zeigt in einer Schnittans icht ausgehend von der Anordnung gemäß Fig . 16 bei der ersten Variante sowie bei der zweiten Variante mittels einer Pos itioniersteuereinrichtung 436 , 909 den zu verbauenden Tübbing 136 , der in einem dem gegebenenfalls vorangegangenen dritten Pos itionierschritt nachfolgenden vierten Pos itionierschritt nach einem Höhenausgleich im Sinne eines Anordnens in eine Ebene mit dem verbauten Tübbingen 121 des zulet zt fertiggestellten Tübbingrings 131 gebracht worden ist .

Das Anordnen des zu verbauenden Tübbings 136 zweidimensional heruntergebrochen in einer Ebene mit bereits verbauten Tübbingen 121 des zulet zt fertiggestellten Tübbingrings 131 im Rahmen von vorbestimmten zuläs sigen Toleranzen verkippungs frei ohne einen Verkippungswinkel erfolgt üblicherweise in einer sogenannten Geradeaus fahrt entlang einer abschnittsweise einer Geraden folgenden Traj ektorie .

Fig . 18 zeigt in einer Draufs icht die Anordnung gemäß Fig . 17 nach Einstellen von parallelen Stirnseiten 430 , 442 und dem in Umfangsrichtung nunmehr gleich dimens ionierten Stirnspalt 439 . Weiterhin läs st s ich der Darstellung gemäß Fig . 18 entnehmen , dass die Verbindungsdübel 427 und die zugeordneten Verbindungsdübelaufnahmen 428 in Umfangsrichtung j edoch noch versetzt angeordnet sind .

Fig . 19 zeigt ausgehend von der Anordnung gemäß Fig . 18 die mittels einer Pos itioniersteuereinrichtung 436 , 909 in einem dem vierten Pos itionierschritt nachfolgenden fünften Pos itionierschritt erreichte , verschiebebereite Pos itionierung des zu verbauenden Tübbings 136 in Bezug auf die verbauten Tübbinge 121 des zuletzt fertiggestellten Tübbingrings 131 nach Durchführen eines Drehens des zu verbauenden Tübbings 121 in Umfangsrichtung mittels der Ausgangsdaten der zweidimensional arbeitenden Stirnseitenkameras 418 , 421 mit entsprechendem Ansteuern der Drehringantriebseinheiten 205 , mittels denen durch Bildanalyse zum Gewinnen von Dübellagedaten die Verbindungsdübel 427 fluchtend mit den Verbindungsdübelaufnahmen 428 pos itioniert worden sind . Dadurch ergibt sich frei von Messungen seitlich in Umfangsrichtung auch eine randseitig parallele Anordnung zu einem in Umfangsrichtung benachbarten, bereits verbauten Tübbing 121 des aktuell fertigzustellenden Tübbingrings .

Fig . 20 zeigt ausgehend von der Anordnung gemäß Fig . 19 die Endpositionierung des zu verbauenden Tübbings 136 durch ein dem fünften Pos itionierschritt nachfolgendes Vers chieben mittels Vortriebspres sen 115 in einem sechsten und let zten Pos itionierschritt mit einem spaltfreien Anordnen der Stirnseiten 430 , 442 des zu verbauenden Tübbings 136 oder der verbauten Tübbinge 121 des zuletzt fertiggestellten Tübbingrings 131 , wobei spaltfrei in diesem Zusammenhang so zu verstehen ist , das s der Stirnspalt 439 nunmehr auf ein Minimalmaß reduz iert ist . Mit der Anordnung gemäß Fig . 20 ist der Verbau des zu verbauenden Tübbings 136 abges chlossen , sodass dieser nunmehr verbaute Tübbing 121 durch Aus fahren der betreffenden Vortriebspres sen 115 gesichert ist und von der Tübbinghalteplatte 142 gelöst werden kann .

Fig . 21 zeigt in einer Schnittans icht in Längsrichtung einen Schilds chwanzmantel 106 einer beispielhaften Tunnelbohrmaschine 103 bei einer durch einen gekrümmten Bereich des Schilds chwanzmantels 106 sowie einer strichpunktiert dargestellten gekrümmten Mittellängs linie 2103 des Tunnelraums 127 in Fig . 21 aus Anschaulichkeitsgründen maßstäblich übertrieben dargestellten Kurvenfahrt . Unter dem Begriff „Kurvenfahrt" ist hierbei eine Abweichung von einer Geradeausfahrt in horizontaler und/oder vertikaler Richtung mit einem vorbestimmten Kurvenradius zu verstehen.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 21 ist ersichtlich, dass bei einer Kurvenfahrt zwischen bereits verbauten Tübbingen 121 und in der Darstellung gemäß Fig. 21 gestrichelt dargestellten, noch zu verbauenden Tübbingen 136 ein Verkippungswinkel 2106 für eine vorbestimmte beabsichtigte Verkippung zwischen einer mit einer mit längeren Strichen dargestellten Altmantelfläche 2109, in der die bereits verbauten Tübbinge 121 liegen, und einer mit kürzeren Strichen dargestellten neue Mantelfläche 2112, in der die noch zu verbauenden Tübbinge 136 liegen sollen.

Insbesondere bei einer Kurvenfahrt ist es vorteilhaft, bei einer Geradeausfahrt aber ebenfalls einsetzbar, wie in Zusammenhang mit dem anhand Fig. 9 bis Fig. 13 erläuterten Ausführungsbeispiel einer Tunnelbohrmaschine 103 auf den Schildschwanzmantel 106, wie in Fig. 21 durch reale Messstrecken 1306 zwischen Tübbingen 121 des zuletzt fertiggestellten Tübbingrings 131 und dem Schildschwanzmantel 106 dargestellt, zu ref erenzieren, um zum einen die Lage von bereits verbauten Tübbingen 121 durch eine Schildschwanzluftmessung als Ist-Werte zu erfassen und zum anderen, wie weiter oben erläutert, die zukünftige Lage einschließlich einer einzustellenden Verkippung von zu verbauenden Tübbingen 136 gegenüber bereits verbauten Tübbingen 121 des zulet zt fertiggestellten Tübbingrings 131 in Gestalt eines Verkippungswinkels 2106 voraus zuberechnen , der einem Soll-Wert eines Abstands an einer fiktiven Mes sstrecke 2115 zugeordnet ist .

Fig . 22 zeigt in einer Schnittans icht die Anordnung gemäß Fig . 21 im Bereich eines bereits verbauten Tübbings 121 und eines noch zu verbauenden Tübbings 136 in einer Grobpos itionierung vor Durchführen eines Höhenausgleichs zwischen einem bereits verbauten Tübbing 121 und dem noch zu verbauenden Tübbing 136 . Unter dem Begriff „Höhenausgleich" ist in diesem Zusammenhang ein Verschieben des zu verbauenden Tübbings 136 von einer in einem Abstand 2203 von und parallel zu der Altmantelfläche 2109 liegenden, durch eine mit gegenüber den Strichelungen für die noch Altmantelfläche 2109 oder für die neue Mantelfläche 2112 gewählten mittleren Strichelung dargestellten Zwischenmantelfläche 2206 in die Altmantelfläche 2109 durch eine Parallelbewegung nach radial außen zu verstehen .

In der Anordnung gemäß Fig . 22 ist dabei der für die Kurvenfahrt erforderliche Verkippungswinkel 2106 zum Herbeiführen einer vorbestimmten beabs ichtigten Verkippung bereits eingenommen und wird während des Höhenausgleichs nicht mehr geändert . Fig . 23 zeigt in einer Schnittans icht die Anordnung gemäß Fig . 22 im Bereich eines bereits verbauten Tübbings und eines zu verbauenden Tübbings nach Durchführen des Höhenausgleichs zum Reduz ieren des in der Grobpos itionierung noch vorhandenen Abstands 2203 auf einen im Rahmen der üblichen Toleranzen beim Verbau von Tübbingen 121 , 136 verschwindenden Wert , wobei der Verkippungswinkel 2106 beibehalten worden ist . Aus der Darstellung gemäß Fig . 23 ist ers ichtlich , das s nach dem Durchführen des Höhenausgleichs die Stirnseitenkanten 815 , 818 des bereits verbauten Tübbings 121 oder des in weiteren nachfolgenden Schritten noch endgültig zu verbauenden Tübbings 121 zweidimensional heruntergebrochen in einer Ebene liegen .

Nach der in Fig . 23 dargestellten Anordnung folgen ans chließend für den endgültigen Verbau des zu verbauenden Tübbings 121 noch die in Zusammenhang mit Fig . 18 bis Fig . 20 erläuterten Schritte .

Claims

ANSPRÜCHE Tunnelbohrmaschine mit einer Tübbingmanipulationseinheit (139) , die zum Aufnehmen eines zu verbauenden Tübbings (136) durch ein Tübbinghalteorgan (142) und zum Positionieren eines zu verbauenden Tübbings (136) im Bereich wenigstens eines verbauten Tübbings (121) eingerichtet ist, wobei die Tübbingmanipulationseinheit (139) mit einer Spaltdetektionseinrichtung (418, 421; 912, 915) ausgestattet ist, die dazu eingerichtet ist, wenigstens einen stirnseitig zwischen einem zu verbauenden Tübbing (136) und einem verbauten Tübbing (121) ausgebildeten Stirnspalt (439) zu erfassen und einer Positioniersteuereinrichtung (436; 909) als Spaltdaten einzuspeisen, wobei die Tübbingmanipulationseinheit (139) mit einer Höhendetektionseinrichtung (412, 415; 912, 915) ausgestattet ist, die dazu eingerichtet ist, wenigstens einen stirnseitig zwischen einem zu verbauenden Tübbing (136) sowie einem verbauten Tübbing (121) ausgebildeten Höhenversatz zu erfassen und der Positioniersteuereinrichtung (436; 909) als Höhenversatzdaten einzuspeisen, wobei die Positioniersteuereinrichtung (436; 909) dazu eingerichtet ist, Spaltdaten und Höhenversatzdaten der Tübbingmanipulationseinheit (139) zum Positionieren des zu verbauenden Tübbings (136) dahingehend einzuspeisen, dass mit der Tübbingmanipulationseinheit (139) der zu verbauende Tübbing (136) spaltfrei und höhenversatzfrei zu benachbarten verbauten Tübbingen (121) positionierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Tübbingmanipulationseinheit (139) mit einer mit dem Tübbinghalteorgan (142) verbundenen Verkippungsdetektionseinrichtung (403; 903) ausgestattet ist, die dazu eingerichtet ist, mittels stirnseitig ausgerichteter eindimensionaler oder zweidimensionaler Messungen einen Verkippungswinkel eines zu verbauenden Tübbings (136) in Bezug auf wenigstens einen verbauten Tübbing (121) in einer Längsref erenzrichtung zu bestimmen und der Positioniersteuereinrichtung (436; 909) als Verkippungsdaten derart einzuspeisen, dass mit der Tübbingmanipulationseinheit (139) der zu verbauende Tübbing (136) im Rahmen von vorbestimmten Toleranzen und/oder vorbestimmten beabsichtigten Verkippungen verkippungsfrei zu benachbarten verbauten Tübbingen (121) positionierbar ist. Tunnelbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkippungsdetektionseinrichtung (903) mit Schildschwanzluftsensoren (1303) ausgestattet ist, die in einem Schildschwanzmantel (106) verbaut und dazu eingerichtet sind, einen Abstand zwischen dem Schildschwanzmantel (106) sowie einer in radialer Richtung außen liegenden Außenseite von verbauten Tübbingen (121) zu erfassen und als Schildschwanzluftdaten der Positioniersteuereinrichtung (909) einzuspeisen, wobei die Positioniersteuereinrichtung (909) dazu eingerichtet ist, die Verkippung des Tübbinghalteorgans (142) zu erfassen und der Positioniersteuereinheit (909) als Verkippungsdaten einzuspeisen. Tunnelbohrmaschine nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tübbingmanipulationseinheit (139) zwei in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Profilmesser (912, 915) aufweist, die dazu eingerichtet sind, zwei stirnseitige Höhenversätze und Spaltbreiten eines zu verbauenden Tübbings (136) in Bezug auf verbaute Tübbinge (121) zu erfassen und der Positioniersteuereinheit (909) als Lagedaten einzuspeisen . Tunnelbohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Profilmesser (912, 915) vorhanden sind, die dazu eingerichtet sind, durch zweidimensionale Messungen Verkippungsdaten zu erzeugen . Tunnelbohrmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tübbingmanipulationseinheit (139) mit einer Stirnseitenkamera (918) ausgestattet ist, die dazu eingerichtet ist, die Position eines Verbindungsdübels (427) und einer Verbindungsdübelaufnahme (428) , die an einem zu verbauenden Tübbing (136) oder an bereits verbauten Tübbingen (121) ausgebildet sind, zu erfassen und der Positioniersteuereinheit (909) als Dübellagedaten einzuspeisen. Tunnelbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkippungsdetektionseinrichtung (403) zwei Verkippungsstrahlungsquellen (406, 409) aufweist, die dazu eingerichtet sind, jeweils Ausgangsstrahlung (509, 515) abzugeben, wobei diese Ausgangsstrahlungen (509, 515) unter einem vorbestimmten Abstrahlwinkel (518) zueinander winklig ausgerichtet sind, wobei mit der Verkippungsdetektionseinrichtung (403) der räumliche Abstand der Ausgangsstrahlungen (509, 515) bei Auftreffen auf einen stirnseitig des zu verbauenden Tübbings (136) angeordneten verbauten Tübbing (121) als eindimensionale Messungen erfassbar und der Positioniersteuereinrichtung (436) als Verkippungsdaten einspeisbar ist. Tunnelbohrmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tübbingmanipulationseinheit (139) zwei Höhenversatzstrahlungsquellen (412, 415) aufweist, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet und dazu eingerichtet sind, zwei stirnseitige Höhenversätze eines zu verbauenden Tübbings (136) in Bezug auf verbaute Tübbinge (121) zu erfassen und der Positioniersteuereinrichtung (436) als Höhenversatzdaten einzuspeisen. Tunnelbohrmaschine nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tübbingmanipulationseinheit (139) zwei Stirnseitenkameras (418, 421) aufweist, die dazu eingerichtet sind, die Positionen von jeweils einem Verbindungsdübel (427) und einer Verbindungsdübelaufnahme (428) , die an einem zu verbauenden Tübbing (136) oder an bereits verbauten Tübbingen (121) ausgebildet sind, zu erfassen und der Positioniersteuereinrichtung (436) als Dübellagedaten einzuspeisen, und die weiterhin dazu eingerichtet sind, die Abstände zwischen aufeinander zu weisenden Stirnkanten (430, 442) eines zu verbauenden Tübbings (136) und von zu verbauenden Tübbingen (121) der Positioniersteuereinrichtung (436) als Spaltdaten einzuspeisen. Tunnelbohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Tübbingmanipulationseinheit (139) mit zwei einander gegenüberliegenden Höhenprüfstrahlungsquellen (703, 706; 1103, 1106) einer Höhenprüfeinrichtung ausgestattet ist, die dazu eingerichtet sind, die Höhenlage des Tübbinghalteorgans (142) in Bezug auf in Umfangsrichtung benachbarte verbaute Tübbinge (121) zu erfassen. Verfahren zum Verbauen von Tübbingen (136) mit den Schritten

- Bereit stellen einer Tunnelbohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

- in einem ersten Positionierschritt Positionieren eines zu verbauenden Tübbings (136) mit Sicherheitsabständen zu bereits verbauten Tübbingen (121) in einer Anfangsposition,

- in einem weiteren zweiten Positionierschritt Ausrichten des zu verbauenden Tübbings (136) derart, dass dieser im Rahmen von vorbestimmten Toleranzen und/oder vorbestimmten beabsichtigten Verkippungen zu wenigstens einem benachbarten verbauten Tübbing (121) verkippungsfrei ausgerichtet ist ,

- in einem weiteren dritten Positionierschritt Ausrichten des zu verbauenden Tübbings (136) derart, dass dieser mit seiner nach radial innen weisenden Seite auf einer Mantelfläche einer nach radial innen weisenden Seite eines benachbarten verbauten Tübbings (121) liegt,

- in einem weiteren vierten Positionierschritt Ausrichten des zu verbauenden Tübbings (136) derart, dass dessen Stirnseite (430) parallel zu der Stirnseite (442) wenigstens eines bereits verbauten Tübbings (121) ausgerichtet ist , - in einem weiteren fünften Positionierschritt Ausrichten des zu verbauenden Tübbings (136) derart, dass Verbindungsdübel (427) und Verbindungsdübelaufnahmen (428) miteinander fluchtend ausgerichtet sind und

- in einem weiteren sechsten Positionierschritt Bewegen des zu verbauenden Tübbings (136) in Richtung von verbauten Tübbingen (121) . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Positionierschritt vor dem zweiten Positionierschritt erfolgt. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Positionierschritt nach dem zweiten Positionierschritt erfolgt. Verfahren nach Anspruch 11 oder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem ersten oder nach dem zweiten Positionierschritt der dritte Positionierschritt, anschließend der vierte Positionierschritt, anschließend der fünfte Positionierschritt und abschließend der sechste Positionierschritt erfolgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Geradeausfahrt die Tübbinge (121, 136) im Rahmen von vorbestimmten Toleranzen verkippungsfrei verbaut werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer

Kurvenfahrt die Tübbinge (121, 136) im Rahmen von vorbestimmten beabsichtigten Verkippungen verkippungsfrei verbaut werden.