NL1016496C2 - Werkwijze voor het aanleggen van een geboorde tunnel. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het aanleggen van een geboorde tunnel.

Bekend is om een tunnel te boren waarbij de tunnelboorin-richting door maagdelijke grond wordt voortbewogen. Aan deze 5 techniek kleven verscheidene nadelen. Aan- en afvoer van materiaal en materieel ten behoeve van het tunnelboren en het aanleggen van de tunnelbuis ed., zoals geprefabriceerde tun-nelwandelementen en boorvloeistoffen, vindt allemaal vanaf één zijde van de tunnelboorinrichting plaats. De toch al beperkte 10 ruimte in de geboorde tunnel wordt daarom grotendeels ingenomen door apparatuur, gereedschappen en materialen, en het is daarom lastig manoeuvreren. De beperkte beschikbare vrije ruimte stelt bovendien grenzen aan de afmeting van de voorwerpen die gebruikt worden in de tunnel, zoals de geprefabriceer-15 de tunnelwandelementen. Bovendien is de veiligheid van het personeel in de tunnel onvoldoende gewaarborgd. Verder is deze wijze van tunnelboren relatief traag. Daarnaast is veel inspanning nodig om een voldoende nauwkeurig volgen van de gewenste koers van de tunnel te garanderen. De investerings-20 kosten in apparatuur liggen op een relatief hoog niveau, ten behoeve van zijn voortbewegen zet de tunnelboorinrichting zich af tegen de tunnelwandelementen, waardoor die gedimensioneerd moeten zijn op de tijdens het tunnelboren optredende krachten.

Met de uitvinding wordt een tunnelboortechniek beoogd, 25 waarmee een of meer van de nadelen van de bekende tunnelboortechniek worden opgelost.

Daartoe wordt volgens de uitvinding voorgesteld aanvankelijk een of meer althans in hoofdzaak parallelle loods- of pilotboringen te maken die vervolgens gevolgd worden door de 30 tunnelboorinrichting. In het bijzonder wordt ervoor gezorgd dat de ene of meer pilotboringen uit de grond komen aan de zijde van de tunnelboorinrichting waarin deze zich door de grond voortbeweegt, alvorens de tunnelboorinrichting die pilotboringen gaat volgen. Het wordt in het bijzonder daarmee 35 mogelijk via de pilotboringen materiaal en/of materieel ten behoeve van het tunnelboren toe te voeren aan de tunnelboorinrichting.

Met "tunnelboren" wordt hier bedoeld elke techniek (zoals ook het ruimen) van het in de ondergrond maken van een gat, 1016496 2 waarbij het tunnelfront ondergronds voortschrijdt. De te boren tunnel is in het bijzonder bestemd voor de aanleg van een ondergrondse verkeerstunnel, zoals voor auto- of treinverkeer. Zijn diameter bedraagt daarom bij voorkeur minimaal 3 m. In 5 het bijzonder wordt de uitvinding toegepast in zandgrond of een andere relatief gemakkelijk bewerkbare ondergrond, zoals klei, veen, grind of mengsels van deze grondsoorten, waarbij deze ondergronden ook wel aangeduid worden met "grond" of "aarde". Tijdens de aanleg en/of ook daarna, kan althans een 10 lengtedeel van de volgens de uitvinding aangelegde tunnel zich althans ten dele, bijvoorbeeld over althans 25% of althans 50% van zijn hoogte, dan wel over zijn volledige hoogte, beneden de heersende grondwaterstand bevinden. De tunnelboorinrichting is bij voorkeur uitgevoerd in overeenstemming met de afmeting 15 van de daarmee aan te leggen tunnelbuis. Bij voorkeur beschikt deze inrichting over een ondergronds en de voortbeweging van het boorfront volgend draaivast basisframe met aandrijfmid-delen voor het draaiend aandrijven van een of meer ten opzichte van dat basisframe draaibare, en eveneens ondergrondse en 20 de voortbeweging van het boorfront volgende boororganen, zoals boorbeitels of mediumjetnozzles. Die boororganen zetten zich bij voorkeur tegen het draaivaste basisframe af.

De pilotboringen zijn van een diameter die aanzienlijk kleiner is dan die van de tunnelbuis, en kunnen gemaakt worden 25 door elke geschikte techniek, zoals jetgrouten of met een mechanische boorkop. De wanden van de pilotboring kunnen worden uitgerust met een bekleding zoals een geprefabriceerde buis, waarvan het vooreinde bij voorkeur meebewogen is met het boorfront van de pilotboring.

30 Bij de techniek van het tunnelboren wordt de tunnelwand- bekleding telkens bij het boorfront aangevuld, zodat de reeds aangebrachte tunnelwandbekleding gedurende de gehele procedure op zijn plaats kan blijven. Deze tunnelwandbekleding heeft althans een of meer van de volgende functies: Dragen van de 35 belasting uit de omringende grond; zorgen voor een nette afwerking van de zichtzijde van de tunnel; bevatten van een of meer voorzieningen, zoals bekabeling ten behoeve van het verlichten van de tunnel en/of verkeerssignalering o.d.

f0164ö« 3

Althans wegens het telkens bij het boorfront aanvullen van de tunnelwandbekleding onderscheidt deze techniek van het ondergronds aanleggen van een buis zich van andere technieken, waarbij de wandbekleding telkens aan de van het ondergronds 5 voortschrijdende front afgekeerde zijde (het "achtereinde") wordt aangevuld, zodat de reeds aangebrachte wandbekleding met het voortschrijdende front mee voortbeweegt. Voorts verschilt deze techniek van andere technieken wegens het ondergronds en met het boorfront meebewegen van de aandrijving voor de boor-10 organen. Bij andere technieken staat de aandrijving van de boororganen aan het begin van de ondergrondse buis, en strekt zich daarvanaf een in lengte verstelbare roterende aandrijfs-tang uit naar de boororganen.

In het hiernavolgende wordt de uitvinding nader toege-15 licht aan de hand van een aantal voor de uitleg van de uitvinding niet-beperkende uitvoeringsvoorbeelden.

Eerst wordt verwezen naar fig. 1 en 2. Figuur 1 toont een zijaanzicht in doorsnede van een tunneltracé in aanleg, waarbij de werkwijze volgens de uitvinding wordt toegepast. Figuur 20 2 toont de omgeving van de tunnelboorinrichting meer in detail in zijaanzicht in doorsnede. Zichtbaar zijn een zich beneden het maaiveld 1 bevindende tunnelbuis 2 die aan het ene uiteinde buiten de grond uitmondt en waarin zich bij het andere uiteinde (het boorfront) een tunnelboorinrichting 3 bevindt. 25 Vanaf het boorfront strekken zich een aantal pilotboringen 4 uit die met hun van het boorfront afgekeerde uiteinde eveneens buiten de grond uitmonden. Het boorfront 5 beweegt zich voort in de richting van de pilotboringen (zie pijl A). Via een of meer van de pilotboringen 4 worden voor de goede werking van 30 de tunnelboorinrichting benodigde mediums, zoals vloeistof en/of specie toe- en af gevoerd aan het boorfront. Via een of meer van de pilotboringen loopt een trekorgaan 6 naar het boorfront 5 en is aangesloten op de tunnelboorinrichting 3 om daarop een trekkracht uit te oefenen in de richting van pijl A 35 teneinde althans een gedeelte te leveren van de voortstuw-kracht die benodigd is voor het voorwaarts verplaatsen van het boorfront 5. Aldus hoeft de inrichting 3 zich althans minder sterk af te zetten tegen de tunnelwandbekleding 7 tijdens 6 496 4 voorwaarts bewegen. De inrichting 3 beweegt telkens stapsgewijze voorwaarts en dan ontstaat tussen die en de stationaire tunnelwandbekleding een ringspleet 8 die vervolgens vanaf de bestaande tunnelwandbekleding althans ten dele wordt opgevuld 5 met nieuwe tunnelwandbekleding, waarna de inrichting 3 zich opnieuw over een slag voortbeweegt. De inrichting 3 omvat een mantellichaam 10 dat overlapt met de tunnelwandbekleding 9 en daarop althans in hoofdzaak vloeistofdicht aansluit zodat geen materiaal (zoals grondwater) vanaf het boorfront 5 kan binnen-10 dringen in de beneden grondwaterniveau 11 uitstekende tunnelbuis 2.

Bij voorkeur wordt, zoals weergegeven, de tunnelbuis langs een ten opzichte van het aardoppervlak hol verlopende, gebogen baan aangelegd. De tunnelbuis kan zich onder een 15 obstakel, zoals een gebouw, oppervlaktewaterlichaam, bos, grasveld o.d., uitstrekken, zodat de tunnelbuis zich van de ene naar de andere zijde van het obstakel uitstrekt.

De pilotboringen 4 lopen op afstand van elkaar en sluiten op afstand van elkaar aan op de voorzijde van de inrichting 3. 20 De plaats alwaar de pilotboringen aansluiten op de inrichting 3, en het aantal toegepaste pilotboringen 4 kan naar wens gekozen worden. Terwijl in deze uitvoering de tunnelbuis 2 het tracé van de pilotboringen over hun gehele lengte nauwkeurig volgt, is het ook mogelijk dat de tunnelbuis 2 dat tracé over 25 slechts een deellengte volgt om bijvoorbeeld vervolgens het tracé van een andere set pilotboringen te volgen. De tunnel-boorinrichting omgeeft bij voorkeur althans een van de pilotboringen.

Bij voorkeur worden de pilotboringen in de ene richting 30 en de tunnelbuis in de tegengestelde richting aangelegd. In het geval van het passeren van een obstakel, worden de pilotboringen vanaf de ene zijde naar de andere zijde van het obstakel aangelegd. De tunnelbuis wordt dan vanaf de andere zijde naar de ene zijde van het obstakel aangelegd. Deze wijze 35 van werken heeft het voordeel, dat de hulpbronnen die gebruikt worden voor het maken van de pilotboringen, zoals aandrijfver-mogen en mediumbronnen, zonder verplaatst te hoeven worden, ingezet kunnen worden voor de tunnelboorinrichting.

f0 1 6 496 5

Figuur 3 toont enkele profielvormen van de tunnelbuis die gemaakt kunnen worden volgens de onderhavige uitvinding. Daarnaast kan een traditionele althans in hoofdzaak cirkelronde profielvorm en eventueel ook een rechthoekige profielvorm 5 (fig. 4) gemaakt worden.

Figuur 5 toont schematisch een kops aanzicht van de inrichting 3, waarbij de werkgebieden 12 zijn ingetekend van de boororganen. Door toepassen van een groot aantal relatief kleine boororganen die elk een cirkelrond werkgebeid 12 heb-10 ben, kan ene van de cirkelronde vorm afwijkende tunnelbuis worden gemaakt. Elk boororgaan kan bestaan uit een op zich bekende boorkop met beitels, die ronddraait rond een centrale draaias die loodrecht gericht is op het vlak van de tekening van fig. 5. In plaats van beitels kan de boorkop bijvoorbeeld 15 mediumstraalmondstukken bevatten die een het omringende grond-materiaal eroderende mediumstraal uitstoten. Bij voorkeur draaien aangrenzende boororganen in tegengestelde richting rond.

Fig. b toont een zijaanzicht in doorsnede en fig. H toont 20 het overeenkomstige aanzicht van fig. é> in de richting van de pijl VII van een alternatieve uitvoering van de tunnelboorinrichting 3 voor het maken van een tunnelbuis met rechthoekig profiel. De boororganen, waarvan de werkgebieden 12 zijn ingetekend, zijn nu draaibaar rond een as 13 die dwars op de 25 lengterichting van de tunnelbuis gericht is. Evenzoals bij fig. 5, bevinden de werkgebieden 13 zich binnen een grondmes 14 waarvan de snijrand schuin en van boven naar beneden naar achteren loopt, gezien in zijaanzicht. Overigens kan dit grondmes weggelaten zijn. Daarnaast is het denkbaar, het 30 grondmes in te zetten zonder verdere boororganen of met andere boororganen.

Fig. 8 en tonen het profiel van de tunnelbuis 2. In fig. 8 staat een verrijdbaar onderstel 15 in de tunnelbuis 2. Op het onderstel ligt een geprefabriceerd tunnelwandbekle-35 dingsegment 16 van staalplaat. Bij voorkeur vormt het segment 16 een gesloten profiel. Dit wordt in de tunnelbuis 2 aangevoerd in ingeklapte vorm, bij voorkeur door scharnieren langs een of meer scharnierlijnen. Het segment 16 kan vanaf het to 1 ti 4 98 6 begin van de tunnelbuis daardoorheen voortbewogen worden naar het boorfront om de t.unnelbuiswandbekleding te verlengen, over een afstand die althans in hoofdzaak overeenstemt met de afstand waarover de inrichting 3 is voortbewogen sinds de 5 laatste maal dat de tunnelbuiswandbekleding is verlengd. Qp de Plaats van bestemming kan het segment worden uitgeklapt in zijn met het tunnelbuisprofiel overeenstemmende eindvorm (fig.

9), Door de tunnelwand met metaal, bij voorkeur plaatvarmig, te bekleden, ontstaat een luchtdichte, brandveilige tunnelbuis 10 van relatief laag gewicht.

EP-A-Q89Q7G8 openbaart een tunnelbouwwerkwijze, waarbij geen gebruik gemaakt wordt van een door de grond voortbewegende, de tunnelbuis in de grond vormende tunnelboorinrich-ting. In plaats daarvan wordt rond een grondkern een wand 15 gevormd, waarna de grondkern wordt verwijderd zodat de tunnelbuis ontstaat.

1016496

Claims (12)

1, Werkwijze voor het met een tunnelboorinrichting vervaar-5 digen van een tunnelbuis, in het bijzonder voor een ondergrondse verkeerstunnel, zoals voor auto- of treinverkeer, met een diameter van bij voorkeur minimaal 3 m, in het bijzonder althans ten dele beneden de lokale grondwaterstand in zandgrond of een andere relatief gemakkelijk bewerkbare onder- 10 grond, zoals klei, veen, grind of mengsels van deze grondsoorten, door aanvankelijk een of meer althans in hoofdzaak parallelle loods- of pilotboringen te maken die vervolgens gevolgd worden door de tunnelboorinrichting.

2, Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij via de pilotborin-15 gen materiaal en/of materieel ten behoeve van het tunnelboren, zoals vloeistof of specie, worden toe- en/of gevoerd aan de tunnelboor inr ichting.

3, Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij de pilotboringen in de ene richting en de tunnelbuis in de tegengestelde 20 richting worden aangelegd, en er bij voorkeur voor wordt gezorgd dat de ene of meer pilotboringen uit de grond komen aan de zijde van de tunnelboorinrichting waarin deze zich door de grond voortbeweegt, alvorens de tunnelboorinrichting die pilotboringen gaat volgen.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3, waarbij de wanden van een pilotboring worden uitgerust met een bekleding zoals een geprefabriceerde buis, waarvan het vooreinde bij voorkeur meebewogen is met het boorfront van de pilotboring.

5. Werkwijze volgens een der conclusies 1-4, waarbij de 30 tunnelboorinrichting beschikt over een ondergronds en de voortbeweging van het boorfront volgend draaivast basisframe met aandrijfmiddelen voor het draaiend aandrijven van een of meer ten opzichte van dat basisframe draaibare, en eveneens ondergrondse en de voortbeweging van het boorfront volgende 35 boororganen, zoals boorbeitels of mediumjetnozzles die zich bij voorkeur afzetten tegen het draaivaste basisframe, H01 6^96

6. Werkwijze volgens een der conclusies 1-5, waarbij zich door althans een van de pilotboringen een trekorgaan (6) uitstrekt en is aangesloten op de tunnelboorinrichting (3) om 5 daarop een trekkracht uit te oefenen.

7. Werkwijze volgens een der conclusies 1-6, waarbij een mantellichaam (10) van de tunnelboorinrichting overlapt met de tunnelwandbekleding (9) en daarop althans in hoofdzaak vloeistofdicht aansluit zodat geen materiaal kan binnendringen in 10 de tunnelbuis (2).

8* Werkwijze volgens een der conclusies 1-7, waarbij de tunnelbuis langs een ten opzichte van het aardoppervlak hol verlopende, gebogen baan wordt aangelegd en zich bij voorkeur onder een obstakel, zoals een .gebouw, ogpervlaktewaterlichaam, 15 bos, grasveld o.d., uitstrekt.

9. Werkwijze volgens een der conclusies 1-8, waarbij een bij voorkeur een gesloten profiel vormend geprefabriceerd tunnel-wandbekledingsegment (16) van bij voorkeur staalplaat in ingeklapte vorm, bij voorkeur door scharnieren langs een of 20 meer scharnierlijnen, naar het boorfront gebracht wordt en vervolgens wordt uitgeklapt in zijn aan het tunnelbuisprofiel aangepaste eindvorm.

10. Werkwijze volgens een der conclusies 1-9, waarbij de tunnelboorinrichting (3) een groot aantal relatief kleine 25 boororganen omvat die elk een werkgebied (12) rond een eigen as bestrijken,

11. Werkwijze volgens een der conclusies 1-10, waarbij de tunnelboorinrichting tijdens het volgen van die loods- of pilotboringen een holle buis in de grond vormt.

12. Werkwijze volgens een der conclusies 1-11, waarbij de tunnelwand wordt uitgerust met een tunnelwandbekleding (9). 1 01 6496