NL2013275B1

NL2013275B1 - Method for constructing a tunnel in the ground, and corresponding tunnel excavator.

Info

Publication number: NL2013275B1
Application number: NL2013275A
Authority: NL
Inventors: Karel Van Tol Leonardus
Original assignee: Karel Van Tol Leonardus
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2014-07-29
Publication date: 2016-04-07

Abstract

Een werkwijze voor het in een graafrichting aanleggen van een tunnel in de grond omvat het voorzien in een zich in verticale en dwars op de graafrichting uitstrekkende graafvoorziening; het met de graafvoorziening weggraven van grond aan de voorzijde van de graafvoorziening in de graafrichting, zodanig dat een aan de bovenzijde open sleuf in de grond wordt gegraven; het afvoeren van weggegraven grond; en het toevoeren en aanbrengen van tunnelelementen achter de graafvoorziening teneinde in de sleuf een tunnel te vormen uit de tunnelelementen. Een ballastgewicht en/of grondankers kunnen worden aangebracht op of in de op de bodem van de sleuf aangebrachte tunnel gevormd uit de tunnelelementen. Achter de graafvoorziening kan een afgeschermd werkcompartiment worden gevormd, en verder kan een kolom water grenzend aan de achterzijde van de graafvoorziening worden aangebracht.A method of constructing a tunnel in the ground in a digging direction comprises providing a digging facility extending vertically and transversely to the digging direction; digging away soil at the front of the digging facility in the digging direction with the excavating device, such that a trench open at the top is dug into the soil; the removal of excavated soil; and supplying and arranging tunnel elements behind the excavation facility to form a tunnel from the tunnel elements in the trench. A ballast weight and / or ground anchors can be provided on or in the tunnel formed on the bottom of the trench formed from the tunnel elements. A shielded work compartment can be formed behind the excavation facility, and furthermore a column of water adjacent to the rear of the excavation facility can be provided.

Description

WERKWIJZE VOOR HET AANLEGGEN VAN EEN TUNNEL IN DE GROND, EN OVEREENKOMSTIGE TUNNELGRAAFINRICHTINGMETHOD FOR LAYING A TUNNEL INTO THE GROUND, AND ACCORDING TUNNEL DRAWING DEVICE

GEBIED VAN DE UITVINDINGFIELD OF THE INVENTION

[ 01 ] De uitvinding heft betrekking op een werkwijze voor het aanleggen van een tunnel in de grond en op een tunnelgraafinrichting geschikt voor het uitvoeren van deze werkwijze.The invention relates to a method for constructing a tunnel in the ground and to a tunnel excavator suitable for carrying out this method.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDINGBACKGROUND OF THE INVENTION

[ 02 ] Het is bekend om tunnels aan te leggen door eerst damwanden te slaan of diepwanden van beton aan te leggen. De grond tussen de gevormde wanden wordt vervolgens afgegraven. Dit vormt een aanzienlijke belasting voor de omgeving. Wanneer er sprake is van grondwater in de bodem dan wordt er eerst een ondervloer uit onderwaterbeton gemaakt. Er zal zich namelijk grondwater in de gevormde sleuf verzamelen. Om te voorkomen dat het onderwaterbeton door het grondwater omhoog zal worden geduwd, worden er ook trekpalen geheid om het onderwaterbeton op zijn plaats te houden. Dit kan een laag van 1 meter onderwaterbeton zijn. Pas als de laag onderwaterbeton is uitgehard dan kan het grondwater uit de sleuf worden gepompt om de tunnel te kunnen aanleggen. Echter, er treedt meermalen lekkage op in de gevormde damwanden of door de aangebrachte onderwaterbetonvloer. Ook wordt op de betonvloer uit onderwaterbeton ook eerst een constructievloer aangebracht, waarna het aanleggen van de tunnel pas kan beginnen. Het bekende proces is omslachtig, tijdrovend, duur en vormt een aanzienlijke belasting op de omgeving.[02] It is known to construct tunnels by first constructing sheet pile walls or constructing deep walls made of concrete. The soil between the formed walls is then excavated. This is a considerable burden on the environment. When there is groundwater in the soil, an underfloor is first made from underwater concrete. This is because groundwater will collect in the formed trench. To prevent the underwater concrete from being pushed upwards by the groundwater, draft piles are also driven to hold the underwater concrete in place. This can be a layer of 1 meter of underwater concrete. Only when the layer of underwater concrete has hardened can the groundwater be pumped out of the trench to be able to construct the tunnel. However, leakage occurs several times in the formed sheet pile walls or through the applied underwater concrete floor. A concrete floor is also first applied to the concrete floor made from underwater concrete, after which the construction of the tunnel can only begin. The known process is cumbersome, time-consuming, expensive and forms a considerable burden on the environment.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDINGSUMMARY OF THE INVENTION

[ 03 ] Het is een doelstelling van de uitvinding om te voorzien in een werkwijze voor het aanleggen van een tunnel die slechts een geringe belasting voor de omgeving oplevert.[03] It is an object of the invention to provide a method for constructing a tunnel that results in only a slight burden on the environment.

[ 04 ] Het is een verdere doelstelling van de uitvinding om een in dergelijke werkwijze te voorzien waarmee in beperkte tijd een tunnel kan worden aangelegd.[04] It is a further object of the invention to provide such a method with which a tunnel can be constructed in a limited time.

[ 05 ] Het is nog een verdere doelstelling om te voorzien in een dergelijke werkwijze die minder kosten met zich meebrengt dan de bekende werkwijzen.[05] It is a still further object to provide such a method that entails less costs than the known methods.

[ 06 ] Het is nog een verdere doelstelling om te voorzien in een dergelijke werkwijze die met een geringe inzet aan middelen kan worden uitgevoerd. Een geringe inzet aan middelen betreft onder andere een gering gebruik van milieubelastend cement en/of gewapend beton. De productie van cement gaat namelijk gepaard met een aanzienlijke C02-uitstoot. Vermindering van het gebruik van cement door het toepassen van de werkwijze zal aldus bijdragen aan een vermindering van de C02-uitstoot.[06] It is a still further object to provide such a method that can be performed with a small deployment of resources. A limited use of resources includes a low use of environmentally harmful cement and / or reinforced concrete. The production of cement is in fact accompanied by a considerable CO2 emission. Reducing the use of cement by applying the method will thus contribute to a reduction in CO2 emissions.

[ 07 ] Daarnaast is het een doelstelling van de uitvinding om te voorzien in een inrichting waarmee de werkwijze kan worden uitgevoerd.In addition, it is an object of the invention to provide a device with which the method can be carried out.

[ 08 ] Ten minste één van de bovenstaande doelstellingen wordt bereikt door een werkwijze voor het in een graafrichting aanleggen van een tunnel in de grond, welke werkwijze omvat - het voorzien in een zich in verticale en dwars op de graafrichting uitstrekkende graafvoorziening; - het met de graafvoorziening weggraven van grond aan de voorzijde van de graafvoorziening in de graafrichting, zodanig dat een aan de bovenzijde open sleuf in de grond wordt gegraven; - het afvoeren van weggegraven grond; en - het toevoeren en aanbrengen van tunnelelementen achter de graafvoorziening teneinde in de sleuf een tunnel te vormen uit de tunnelelementenAt least one of the above objectives is achieved by a method of constructing a tunnel in the ground in a digging direction, which method comprises - providing a digging facility extending vertically and transversely to the digging direction; - digging away soil at the front of the excavating device in the excavating direction with the excavating device, such that a trench open at the top is dug into the soil; - the removal of excavated soil; and - supplying and arranging tunnel elements behind the excavation facility to form a tunnel from the tunnel elements in the trench

Als tunnel moet worden opgevat de tunnel op zich, maar ook toeritten en afritten aan de uiteinden hiervan en in- en uitritten aan zijden van de tunnel. Dergelijke toe-, af-, in-en uitritten kunnen een bovenzijde omvatten, maar ook slechts een onderzijde of een onderzijde met één of twee zijkanten. Daarnaast kan een tunnel ook onderdoorgangen, verdiepte wegen en/of overeenkomstige constructies omvatten.De uitvinding leent zich in het bijzonder voor toepassing in grondwaterhoudende grond en in zachte grond, maar kan meer algemeen worden ingezet zoals in droge vaste grond. De zich in verticale en dwars op de graafrichting uitstrekkende graafvoorziening fungeert effectief als een wand die het wegzakken en/of-stromen van grond verhindert. Onder weggraven wordt ook onder meer het loswoelen van grond bedoeld en het wegvoeren van de losgewoelde grond vanaf de voorzijde. Met voorzijde wordt een zijde bedoeld die is gericht in een graafrichting van de inrichting en met achterzijde een zijde die hier tegengesteld aan is gericht. De termen voor en achter moeten dienovereenkomstig worden opgevat. De werkwijze voorziet in het tegelijkertijd graven van een sleuf voor het aanleggen van een tunnel en het aanleggen van de tunnel in de sleuf.The tunnel itself is to be understood as a tunnel, but also ramps and exits at the ends thereof and entrances and exits at the sides of the tunnel. Such entrances, exits, entrances and exits may comprise a top side, but also only a bottom side or a bottom side with one or two sides. In addition, a tunnel can also comprise underpasses, sunken roads and / or corresponding constructions. The invention is particularly suitable for use in groundwater-containing soil and in soft soil, but can be used more generally, such as in dry solid soil. The excavation facility extending vertically and transversely to the excavation direction effectively acts as a wall that prevents soil from sinking and / or flowing. Digging away also includes loosening of soil and carrying away the loosened soil from the front. With front side is meant a side which is directed in an excavation direction of the device and with rear side a side which is opposite to this. The terms before and after must be understood accordingly. The method provides for simultaneously digging a slot for constructing a tunnel and constructing the tunnel in the slot.

[ 09 ] In een voordelige uitvoeringsvorm omvat de werkwijze - het aanbrengen van een ballastgewicht op of in de tunnel gevormd uit de tunnelelementen.In an advantageous embodiment, the method comprises - applying a ballast weight on or in the tunnel formed from the tunnel elements.

Door het aanbrengen van een ballastgewicht wordt gewaarborgd dat de tunnel in positie in de sleuf wordt gehouden. Dit kan een tijdelijk ballastgewicht betreffen, en ook een ballastgewicht voor definitieve positieborging gevormd doorbijvoorbeeld een grondpakket bovenop de gevormde tunnel. Indien dit niet kan of wenselijk is dan kan de tunnel definitief worden geborgd door grondankers of anderszins.Applying a ballast weight ensures that the tunnel is held in position in the trench. This may concern a temporary ballast weight, and also a ballast weight for definitive position locking formed by, for example, a ground package on top of the tunnel formed. If this is not possible or desirable, then the tunnel can be permanently secured by ground anchors or otherwise.

[ 10 ] Een uitvoeringsvorm van de werkwijze omvat - het met de graafvoorziening weggraven van grond aan de voorzijde van de graafvoorziening, zodanig dat weggegraven grond naarde achterzijde van de graafvoorziening wordt verplaatst; en - het afvoeren van weggegraven grond van achter de graafvoorziening, waarmee de grond eenvoudig van de voorzijde losgewoeld en/of weggegraven en vervolgens weggevoerd kan worden.[10] An embodiment of the method comprises - digging away soil at the front of the digging facility with the digging device, such that excavated soil is moved to the rear of the digging device; and - the removal of excavated soil from behind the excavation facility, with which the soil can simply be washed away from the front and / or excavated and subsequently removed.

[ 11 ] In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de werkwijze het vormen van een van de grond afgeschermd werkcompartiment achter de graafvoorziening in de sleuf voor het hierin kunnen toevoeren en aanbrengen van tunnelelementen teneinde de tunnel te vormen. Hiermee wordt een van de grond en de tunnel afgeschermde ruimte gemaakt waarin de tunnelelementen aan de reeds gevormde tunnel kunnen worden bevestigd, en kan het ineenstorten van de sleuf en het binnendringen van grondwater worden voorkomen.[11] In a preferred embodiment, the method comprises forming a work compartment shielded from the ground behind the excavation facility in the slot for being able to feed in and install tunnel elements to form the tunnel. This creates a space shielded from the ground and the tunnel in which the tunnel elements can be attached to the tunnel already formed, and the collapse of the trench and the penetration of groundwater can be prevented.

[ 12 ] In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de werkwijze verder - het aanbrengen van een kolom water grenzend aan de achterzijde van de graafvoorziening; - het met de graafvoorziening weggraven van grond aan de voorzijde daarvan, zodanig dat weggegraven grond naar de achterzijde van de graafvoorziening wordt verplaatst in de kolom water; - het afvoeren van weggegraven grond uit de kolom water; en - het aanbrengen van tunnelelementen achter de kolom water teneinde in de sleuf een tunnel te vormen uit de tunnelelementen. Bij losse grond en in het bijzonder bij grondwater houdende grond wordt aldus effectief een gesloten voorwand van de tunnelgraafinrichting gevormd, waardoor het wegzakken van de af te graven grond wordt voorkomen en een goede sleuf wordt gegraven. Het vormen van een te brede en onregelmatige sleuf wordt aldus voorkomen, waardoor minder schade aan de omgeving ontstaat en er minder grond afgevoerd en vervolgens weer aangevuld hoeft te worden.[12] In a further preferred embodiment, the method further comprises - arranging a column of water adjacent to the rear of the excavating facility; digging away land at the front thereof with the excavating device such that excavated soil is moved to the rear of the excavating device in the water column; - the removal of excavated soil from the water column; and - arranging tunnel elements behind the column of water in order to form a tunnel from the tunnel elements in the trench. In the case of loose soil and in particular groundwater containing soil, a closed front wall of the tunnel excavator is thus effectively formed, whereby the sinking of the soil to be excavated is prevented and a good trench is dug. Forming a too wide and irregular trench is thus prevented, as a result of which less damage is caused to the environment and less soil has to be removed and subsequently replenished.

[ 13 ] Bij voorkeur wordt de hoogte van de kolom water zodanig gehouden dat de bovenzijde van de kolom water boven het grondwaterniveau in de niet ontgraven grond ligt, waarmee een uitermate effectieve waterwand wordt verkregen, die instroming van grondwater, welke grond met zich mee kan voeren, voorkomt. Op deze manier worden zettingen van het maaiveld of van funderingen voorkomen..[13] Preferably, the height of the water column is kept such that the top of the water column is above the groundwater level in the non-excavated soil, whereby an extremely effective water wall is obtained, which influx of groundwater, which soil can entail perform. This way ground level settlements or foundations are prevented.

[ 14 ] In een uitvoeringsvorm omvat het afvoeren van grond uit de kolom water het afzuigen van grond met water of het met een grijperuit de kolom water wegnemen van aan de voorzijde van de inrichting weggegraven grond. Grond wordt op deze manier op efficiënte wijze met weinig middelen en inspanning afgevoerd van de graaflocatie.[14] In one embodiment, draining soil from the water column comprises suctioning soil with water or removing water from a soil excavated at the front of the device with a grab. In this way, soil is efficiently removed from the excavation site with few resources and effort.

[ 15 ] In een andere uitvoeringsvorm wordt de uit de kolom water afgevoerde grond ontwaterd, in het bijzonder tot steekvaste grond, hetgeen de grond geschikt maakt om ter plaatse opnieuw te worden gebruikt of om efficiënt te worden afgevoerd. [ 16 ] In een andere voorkeursuitvoeringsvorm omvat het aanbrengen van een ballastgewicht op de tunnelelementen het aanbrengen van grond op de tunnelelementen, in het bijzonder door de tunnelgraafinrichting weggegraven grond.[15] In another embodiment, the soil discharged from the water column is dewatered, in particular into solid soil, which makes the soil suitable for reuse on site or to be efficiently discharged. [16] In another preferred embodiment, applying a ballast weight to the tunnel elements comprises applying soil to the tunnel elements, in particular soil excavated by the tunnel excavator.

De tunnel wordt aldus op een maniervan ballast voorzien en afgedekt zodat deze zich goed in de omgeving wordt opgenomen. Weggegraven grond kan op een voordelige en efficiënte manier worden hergebruikt.The tunnel is thus provided with ballast in a way and covered so that it is properly integrated into the environment. Excavated soil can be reused in a cost-effective and efficient way.

[ 17 ] Een uitvoeringsvorm van de werkwijze omvat - het in voorwaartse en graafrichting verplaatsen van de graafvoorzienhg door afzetten van de graafvoorziening tegen de uit de tunnelelementen gevormde tunnel.[17] An embodiment of the method comprises - moving the excavating device in the forward and excavating directions by depositing the excavating device against the tunnel formed from the tunnel elements.

[ 18 ] In een voordelige uitvoeringsvorm wordteen ruimte tussen de tunnel en de bodem van de sleuf gevuld met opvulspecie. Aldus wordt op eenvoudige wijze een goed draagvlak voor de tunnel gecreëerd zonder dat dit gepaard gaat met grote inzet van middelen.[18] In an advantageous embodiment, a space between the tunnel and the bottom of the slot is filled with filler grout. A good level of support for the tunnel is thus created in a simple manner without this being associated with a large deployment of resources.

[ 19 ] In een uitvoeringsvorm worden de tunnelelementen onder voorspanning tegen de reeds gevormde tunnel aangebracht, hetgeen zorgt voor een monoliete, solide en stabiele tunnelconstructie.[19] In one embodiment, the tunnel elements are placed under bias against the already formed tunnel, which ensures a monolith, solid and stable tunnel construction.

[ 20 ] In een ander aspect voorziet de uitvinding in een tunnelgraafinrichting voor het aanleggen van een tunnel in de grond volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met een voorzijde ingericht voor het weggraven van grond in een graafrichting, welke tunnelgraafinrichting omvat - een zich in verticale en dwars op de graafrichting uitstrekkende graafvoorziening aan de voorzijde van de tunnelgraafinrichting; en - een tunnelelementtoevoeropening in de graafrichting gezien achter de graafvoorziening en aan de bovenzijde van de tunnelgraafinrichting, welke toevoeropening geschikt is voor het toevoeren van tunnelelementen hierdoor zodat een uit tunnelelementen gevormde tunnel kan worden gevormd aan de achterzijde van de tunnelgraafinrichting. Met een dergelijke inrichting en de hieronder genoemde uitvoeringsvormen kunnen bovenstaande werkwijzen worden uitgevoerd en overeenkomstige voordelen worden behaald.[20] In another aspect, the invention provides a tunnel excavator for constructing a tunnel in the ground according to one or more of the preceding claims, with a front side arranged for excavating soil in a digging direction, which tunnel excavator comprises a in a vertical and transverse direction extending excavation facility at the front of the tunnel excavator; and - a tunnel element supply opening seen in the excavation direction behind the excavation facility and at the top of the tunnel excavator, which supply opening is suitable for supplying tunnel elements therethrough so that a tunnel formed from tunnel elements can be formed at the rear of the tunnel excavator. With such a device and the embodiments mentioned below, the above methods can be carried out and corresponding advantages can be achieved.

[ 21 ] In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de tunnelgraafinrichting verder - een watercompartiment voor het daarin kunnen houden van een kolom water in de graafrichting gezien achter de graafvoorziening, waarbij de graafvoorziening een wand van het watercompartiment vormt, en de tunnelelementtoevoeropening in de graafrichting gezien achter het watercompartiment is gepositioneerd. Het watercompartiment met daarin een kolom water vormt een drukkamer voor het geven van een tegendruk om verder te voorkomen dat grond wegglijdt of wegzakt [ 22 ] In een uitvoeringsvorm omvat graafvoorziening graafrollen, waarmee efficiënt grond kan worden afgegraven om bijvoorbeeld in het watercompartiment te worden gedeponeerd. De graafrollen kunnen een horizontaal of verticaal georiënteerde rotatieas hebben.[21] In a preferred embodiment, the tunnel excavator further comprises - a water compartment for holding a column of water therein viewed in the direction of digging behind the digging device, the digging device forming a wall of the water compartment, and the tunnel element supply opening seen in the digging direction behind the water compartment is positioned. The water compartment with a column of water therein forms a pressure chamber for giving a counter-pressure to further prevent soil from slipping or sinking [22] In one embodiment, digging device comprises digging rollers, with which soil can be efficiently excavated to be deposited, for example, in the water compartment. The digging rollers can have a horizontally or vertically oriented axis of rotation.

[ 23 ] In een verdere uitvoeringsvorm omvat de graafinrichting aan de voorzijde stuurkleppen, waarmee de graafrichting eenvoudig kan worden gestuurd.[23] In a further embodiment, the excavating device comprises control valves at the front, with which the excavating direction can be easily controlled.

[ 24 ] In een voordelige uitvoeringsvorm omvat detunnelgraaginrichting in de graafrichting gezien aan de achterzijde een verlenging met een, tijdens gebruik, van de grond afgeschermd werkcompartiment voor het kunnen aanbrengen van aangevoerde tunnelelementen aan een uiteinde van de tunnel gevormd uit de tunnelelementen. Het uiteinde van de tunnel kan hiermee stabiel worden gehouden voor het aanbrengen van een nieuw tunnelelement of-segment, en voor het aanbrengen van een verdere stabilisering tussen tunnel en bodem van degegraven sleuf.[24] In an advantageous embodiment, the tunnel grader, viewed in the digging direction, comprises at the rear an extension with a working compartment, which is shielded from the ground during use, for being able to arrange supplied tunnel elements at an end of the tunnel formed from the tunnel elements. The end of the tunnel can hereby be kept stable for applying a new tunnel element or segment, and for applying a further stabilization between tunnel and bottom of the dug trench.

[ 26 ] In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de tunnelgraafinrichting in de graafrichting gezien aan de achterzijde een tunneldoorvoeropening die geschikt is voor het opnemen van een uiteinde van een uit tunnelementen gevormde tunnel. Het uiteinde van de tunnel kan hiermee in de tunnelgraafinrichting worden gebracht voor het binnen de tunnelgraafinrichting kunnen aanbrengen van een nieuw tunnelelement of -segment.[26] In a preferred embodiment, the tunnel excavator, viewed in the excavation direction, comprises at the rear a tunnel passage opening suitable for receiving an end of a tunnel formed from tunnel elements. The end of the tunnel can hereby be brought into the tunnel excavator for being able to fit a new tunnel element or segment within the tunnel excavator.

[ 26 ] In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm komt dwarsdoorsnede van de tunneldoorvoeropening overeen met een dwarsdoorsnede van de uit tunnelelementen gevormde tunnel, en omvat de tunneldoorvoeropening in een uitvoeringsvorm een afdichting voor het vormen van een afdichting tussen tunneldoorvoeropening en gevormde tunnel. Hiermee worden een goede aansluiting tussen reeds gevormde tunnel en tunnelgraafinrichting verkregen, waardoor de kans op instroom van grond of grondwater in de tunnelgraafinrichting wordt voorkomen of beperkt.[26] In a further preferred embodiment, a cross-section of the tunnel passage opening corresponds to a cross-section of the tunnel formed from tunnel elements, and in one embodiment the tunnel passage opening comprises a seal for forming a seal between tunnel passage opening and tunnel formed. A good connection between already formed tunnel and tunnel excavator is hereby obtained, whereby the chance of influx of soil or groundwater into the tunnel excavator is prevented or limited.

[ 27 ] In een uitvoeringsvorm omvat de tunnelgraafinrichting verplaatsingsmiddelen omvat voor het in de graafrichting bewegen van de tunnelgraafrinrichting door middel van afzetten tegen uit tunnelelementen gevormde tunnel.[27] In one embodiment, the tunnel excavator comprises displacement means for moving the tunnel excavator in the digging direction by means of depositing against a tunnel formed from tunnel elements.

[ 28 ] In een efficiënte uitvoeringsvorm omvatten de verplaatsingsmiddelen vijzels.[28] In an efficient embodiment, the displacement means comprise jacks.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[ 29 ] Verdere kenmerken en voordelen van de uitvinding zullen duidelijk worden aan de hand van de bijgaande beschrijving van de uitvinding door middel van niet-beperkende en niet-exclusieve uitvoeringsvormen. Deze uitvoeringsvormen moeten niet als beperkend voor de uitvinding worden opgevat. Verschillende andere uitvoeringsvormen zijn denkbaar binnen de beschermingsomvang van de uitvinding. Uitvoeringsvormen van de uitvinding zullen worden beschreven onder verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin gelijke of geljksoortige verwijzingssymbolen gelijke, gelijksoortige of overeenkomstige onderdelen aanduiden, en waarin [ 30 ] de enige figuur een langsdoorsnede van een tunnelgraafinrichting volgens de uitvinding toont tijdens gebruik in de grond.Further features and advantages of the invention will become apparent from the accompanying description of the invention through non-limiting and non-exclusive embodiments. These embodiments are not to be construed as limiting the invention. Various other embodiments are conceivable within the scope of the invention. Embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings, in which like or like reference symbols indicate like, like or similar parts, and in which the only figure shows a longitudinal section of a tunnel excavator according to the invention during use in the ground.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN UITVOERINGSVORMENDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

[ 31 ] Een tunnelgraafinrichting of-machine 1 is in langsdoorsnede getoond in de figuur in een gebruikssituatie tijdens het graven van een sleuf en het aanbrengen van een tunnel 100 in de grond. De tunnelgraafinrichting 1 graaft en beweegt in een graafrichting GR. In de (nog niet afgegraven) grond is grondwater aanwezig tot een grondwaterniveau GN. Mogelijk is er eerst al een ondiepe sleuf gegraven tot bijvoorbeeld ongeveer het grondwaterniveau.A tunnel excavator or machine 1 is shown in longitudinal section in the figure in a situation of use during digging a trench and installing a tunnel 100 in the ground. The tunnel excavator 1 digs and moves in a GR direction. Groundwater is present in the (not yet excavated) soil up to a groundwater level GN. It is possible that a shallow trench was first dug to, for example, about the groundwater level.

[ 32 ] De grond wordt afgegraven aan de voorzijde van de tunnelgraafmachine door een verticale graafvoorziening 10 die bestaat uit een aantal boven elkaar aangebrachte graafrollen 11. De rotatieassen van deze graafrollen strekken zich in horizontale richting uit, loodrecht op het vlak van de tekening. In een alternatieve uitvoeringsvorm zijn de rollen verticaal naast elkaar aangebracht met zich in verticale richting uitstrekkende rotatieassen. Op de graafrollen 11 zijn uitsteeksels of messen (niet getoond) aangebracht, waarmee de grond wordt losgewoeld en vervolgens door rotatie van de rollen naar achter de graafvoorziening 10 verplaatst, zoals gezien in de graafrichting. Er kan ook in een alternatieve graafvooiziening worden voorzien die verticaal aan de voorzijde van de graafinrichting 1 is aangebracht.[32] The soil is excavated at the front of the tunnel excavator by a vertical excavating device 10 consisting of a number of digging rollers 11 arranged one above the other. The axes of rotation of these digging rollers extend horizontally, perpendicular to the plane of the drawing. In an alternative embodiment, the rollers are arranged vertically next to each other with axes of rotation extending in vertical direction. On the digging rollers 11 protrusions or knives (not shown) are provided, with which the soil is loosened and subsequently moved by rotation of the rollers to the rear of the digging device 10, as seen in the digging direction. It is also possible to provide an alternative digging foot control which is arranged vertically at the front of the digging device 1.

[ 33 ] Aan de voorzijde van de graafinrichting 1 bevinden zich eveneens mechanisch en/of hydraulisch bediende stuurkleppen 60. Het betreft een aantal verticaal gerichte kleppen waarmee de graafrichting naar links of naar rechts kan worden ingesteld, en een bodemklep waarmee de graafrichting opwaarts of neerwaarts kan worden ingesteld.[33] Mechanically and / or hydraulically operated control valves 60 are also located on the front of the excavator 1. These are a number of vertically oriented valves with which the excavation direction can be adjusted to the left or to the right, and a bottom valve with which the excavation direction can be adjusted upwards or downwards. can be set.

[ 34 ] De door de graafrollen 11 weggegraven grond wordt naar achteren in een kolom water KW verplaatst. De kolom water KW is voorzien in een watercompartiment 20. De verticale graafvoorziening 10 vormt een voorzijde van het watercompartiment 20, dat verder aan de achterzijde door een achterwand 21, aan de onderzijde door een bodem 22 en aan de zijkanten door niet getoonde zijwanden wordt begrensd. Het waterniveau van het water wordt zodanig gehouden dat de bovenzijde van de kolom water zich gelijk of boven het grondwaterniveau GN bevindt. Hierdoor biedt de voorwand van het watercompartiment20 met de verticale graafvoorziening en het water van de kolom water een tegendruk tegen de nog weg te graven grond aan de voorzijde met daarin het grondwater. In een alternatieve uitvoeringsvorm zou ook kunnen worden afgezien van een watercompartiment. Als bijvoorbeeld boven grondwaterniveau wordt gegraven of als er maar weinig grondwater is, dan kan een dergelijke uitvoering goed worden toegepast. Met de tunnelgraafinrichting 1 wordt aldus een aan de bovenzijde open sleuf in de grond gegraven.[34] The soil excavated by the digging rollers 11 is moved backwards in a column of water KW. The water KW column is provided with a water compartment 20. The vertical excavation device 10 forms a front side of the water compartment 20, which is furthermore bounded at the rear by a rear wall 21, at the bottom by a bottom 22 and at the sides by side walls (not shown) . The water level of the water is kept such that the top of the water column is the same or above the groundwater level GN. As a result, the front wall of the water compartment 20 with the vertical excavation facility and the water from the water column provides a counter-pressure against the ground still to be excavated with the groundwater therein. In an alternative embodiment, a water compartment could also be dispensed with. If, for example, digging is carried out above groundwater level or if there is little groundwater, such an embodiment can be applied well. Thus, with the tunnel excavator 1, a trench open at the top is dug into the ground.

[ 35 ] De door de graafrollen 11 weggegraven grond die in het watercompartiment 20 en de kolom water KW is gekomen, wordt hier vervolgens uit verwijderd. Dit kan gebeuren met behulp van een grijper of door middel van wegzuigen van water met daarin heftig wervelende grond uit het watercompartiment met bijvoorbeeld een pomp. In het laatste geval moet er ook weer water worden toegevoerd om de hoogte van de kolom water op het gewenste niveau te houden. Het afvoeren van grond uit het watercompartiment is door middel van de pijl AR aangegeven in de figuur. De afgevoerde natte grond kan vervolgens met bekende middelen en op bekende wijze worden ontwaterd tot steekvaste grond.[35] The soil excavated by the digging rollers 11 which has entered the water compartment 20 and the column water KW is then removed therefrom. This can be done with the help of a grab or by sucking away water with violently swirling soil from the water compartment with, for example, a pump. In the latter case, water must also be supplied to keep the height of the water column at the desired level. The removal of soil from the water compartment is indicated by the arrow AR in the figure. The discharged wet soil can then be dewatered by known means and in known manner into solid soil.

[ 36 ] In de graafrichting gezien achter het watercompartiment20 omvat de graafinrichting een tunnelelementtoevoeropening 30 die uitmondt in een werkcompartiment 31. Tunnelelementen 110 kunnen door deze opening 30 in het werkcompartiment worden gebracht. Dit kan gebeuren met behulp van een daartoe geschikte kraan die op bijvoorbeeld een vrachtauto aangevoerde tunnelementen oppakt en neerlaat in het werkcompartiment 31. In het werkcompartiment worden de tunnelelementen samengesteld tot een tunnelsegment en aan de reeds eerder gevormde tunnel bevestigd. Het is ook denkbaar dat een tunnelelement uit een dergelijk ringvormig tunnelsegment bestaat dat na neerlaten doorheen de tunneltoevoeropening 30 in het werkcompartiment 31 direct aan de tunnel kan worden bevestigd. Het toevoeren van tunnelelementen wordt door middel van de pijlTR aangegeven in de figuur. Na bevestiging aan de tunnel 10 wordt het tunnelsegment door middel van een voorspandraadeind, -streng of-kabel 120 onder voorspanning gebracht.[36] Seen in the excavation direction behind the water compartment 20, the excavating device comprises a tunnel element supply opening 30 which opens into a working compartment 31. Tunnel elements 110 can be introduced through this opening 30 into the working compartment. This can be done with the aid of a crane suitable for this purpose, which picks up and drops down tunnel elements supplied on, for example, a truck in the working compartment 31. In the working compartment, the tunnel elements are assembled into a tunnel segment and attached to the tunnel already formed. It is also conceivable that a tunnel element consists of such an annular tunnel segment that, after being lowered through the tunnel supply opening 30 in the working compartment 31, can be attached directly to the tunnel. The supply of tunnel elements is indicated by the arrow TR in the figure. After attachment to the tunnel 10, the tunnel segment is biased by means of a pre-vocal end, strand or cable 120.

[ 37 ] Bij het starten van de aanleg van een tunnel zal er in eerste instantie nog geen tunnel zijn waartegen tunnelelementen 110 kunnen worden gemonteerd. Het eerstgevormde tunnelsegment zal dan het begin van de tunnel 100 vormen, waartegen vervolgens volgende tunnelelementen 110 of een volgend tunnelsegment kan worden gemonteerd. Dit eerstgevormde tunnelsegment zal in het algemeen een tunneltoerit- of afritsegment zijn en kan slechts een onderzijde of een onderzijde met één of twee zijkanten omvatten. In een volgend stadium worden hier dan ringvormige tunnelsegmenten met onder-,en bovenzijden en zijkanten tegen geplaatst. Er zijn verschillende vormen van deze ringvormige tunnelsegmenten mogelijk. De tunnelsegmenten kunnen ook stalen of kunststof ringen omvatten, die na plaatsing met beton worden gevuld.[37] At the start of the construction of a tunnel there will initially not yet be a tunnel against which tunnel elements 110 can be mounted. The first formed tunnel segment will then form the beginning of the tunnel 100, against which subsequent tunnel elements 110 or a following tunnel segment can be mounted. This first-formed tunnel segment will generally be a tunnel access or exit segment and can only comprise an underside or an underside with one or two sides. In a subsequent stage, annular tunnel segments with lower and upper sides and sides are then placed against this. Different shapes of these annular tunnel segments are possible. The tunnel segments can also include steel or plastic rings that are filled with concrete after placement.

[ 38 ] Aan het uiteinde van de tunnel aangebrachte tunnelsegmenten worden op enige afstand gehouden tot de bodem van de sleuf. Dit kan worden bereikt door nieuw aan te brengen tunnelsegmenten in de tunnelgraafinrichting op een onderzijde daarvan te ondersteunen en doordat de al gevormde tunnel zich op enige afstand van de bodem van de sleuf bevindt. Deze ruimte tussen onderzijde van de tunnel 100 en bodem van de gegraven sleuf wordt gevuld met een opvulspecie die na enige tijd is uitgehard voor een goede ondersteuning van de tunnel op de bodem van de sleuf. Het uiteinde van de tunnel wordt nu door de opvulspecie op enige afstand van de bodem van de tunnel gehouden, zodat nieuw aan te brengen tunnelelementen zich ook op enige afstand van de bodem zullen komen en deze tussenruimte weer kan worden gevuld met de opvulspecie.[38] Tunnel segments arranged at the end of the tunnel are kept at some distance from the bottom of the trench. This can be achieved by supporting newly installed tunnel segments in the tunnel excavator on a underside thereof and in that the tunnel already formed is at some distance from the bottom of the trench. This space between the underside of the tunnel 100 and the bottom of the dug trench is filled with a filler grout that has hardened after some time for a good support of the tunnel on the bottom of the trench. The end of the tunnel is now kept at some distance from the bottom of the tunnel by the filling mortar, so that new tunnel elements to be fitted will also come at some distance from the bottom and this gap can be filled again with the filling mortar.

[ 39 ] Het werkcompartiment 31 en de tunnelelementdoorvoeropening 30 zijn onderdeel van een verlenging 40 van de tunnelgraafinrichting achter het watercompartiment 20. De verlenging 40 heeft eveneens zijwanden en een achterwand 32 die ook een achterwand van de tunnelgraafinrichting is. In deze achterwand is een tunneldoorvoeropening 50 aan de achterzijde van de tunnelgraafinrichting 1 gevormd. De tunnel 100 steekt doorheen de tunneldoorvoeropening 50. Rondom de tunneldoorvoeropening zijn afdichtingen 51 gevormd voor het vormen van een afdichting tussen tunnelgraafinrichting 1 en de tunnel 100. De dwarsdoorsnede van de tunneldoorvoeropening 50 komt overeen met de dwarsdoorsnede van de tunnel. De tunnel steekt daardoor goed passend in de tunnelgraafmachine 1, zodat een goede afsluiting naar de omgeving wordt gevormd. Binnendringen van grondwater en grond in het werkcompartiment31 wordt zodoende voorkomen. De verlenging 40 schermt aldus het werkcompartiment 31 af van de omgevende grond. Met de tunnelgraafinrichting wordt aan de voorzijde daarvan een sleuf gegraven voor de tunnel en aan de achterzijde de tunnel in de sleuf gevormd, waarbij de tunnelgraafinrichting eveneens een werkcompartiment 31 vormt voor het aanbrengen van tunnelelementen of tunnelsegmenten aan de tunnel met bovenin het werkcompartiment 31 een tunnelelementtoevoeropening 30.[39] The working compartment 31 and the tunnel element passage opening 30 are part of an extension 40 of the tunnel excavator behind the water compartment 20. The extension 40 also has side walls and a rear wall 32 which is also a rear wall of the tunnel excavator. In this rear wall, a tunnel passage opening 50 is formed at the rear of the tunnel excavator 1. The tunnel 100 extends through the tunnel passage opening 50. Seals 51 are formed around the tunnel passage opening to form a seal between tunnel excavator 1 and the tunnel 100. The cross section of the tunnel passage opening 50 corresponds to the cross section of the tunnel. The tunnel therefore fits well into the tunnel excavator 1, so that a good seal to the environment is formed. Groundwater and soil penetration into the work compartment31 is thus prevented. The extension 40 thus shields the working compartment 31 from the surrounding ground. A tunnel is dug in front of the tunnel with the tunnel excavator and the tunnel is formed in the trench at the rear, the tunnel excavator also forming a working compartment 31 for mounting tunnel elements or tunnel segments on the tunnel with a tunnel element supply opening at the top of the working compartment 31 30.

[ 40 ] De tunnelgraafinrichting 1 graaft in de graafrichting GR aan de voorzijde grond weg en vormt daarmee een sleuf. De tunnel wordt op de bodem van de sleuf geplaatst. Bovenop de tunnel wordt vervolgens een ballastgewicht D geplaatst om te voorkomen dat de gevormde tunnel omhoog drijft als gevolg van grondwaterof andere oorzaken. In de beschreven werkwijze wordt deze ballast gevormd door grond die aan de voorzijde is weggegraven en is afgevoerd uit het watercompartiment 20. Na ontwateren tot steekvaste grond kan deze als gronddepot uitstekend als ballastgewicht D dienen, waarmee tevens de sleuf dichtgemaakt en afgewerkt kan worden. Mogelijk dat boven de tunnel een hoger grondniveau wordt aangehouden om meer ballastgewicht op de tunnel te hebben. Er kan ook voor ander ballast gewicht, eventueel in combinatie met afgegraven grond, worden gekozen, zoals blokken beton of steen. Eveneeens kan in eerste instantie een tijdelijk ballastgewicht in de tunnel aan het uiteinde daarvan bij de tunnelgraafinrichting worden aangebracht in de vorm van bijvoorbeeld te verplaatsen zandzakken of een wagen met ballastgewicht.[40] The tunnel excavator 1 digs away ground at the front in the excavation direction GR and thus forms a trench. The tunnel is placed at the bottom of the slot. A ballast weight D is then placed on top of the tunnel to prevent the tunnel formed floating upwards due to groundwater or other causes. In the method described, this ballast is formed by soil that has been dug away at the front and has been discharged from the water compartment 20. After dewatering to solid soil, it can serve as a soil depot as an excellent ballast weight D, with which the trench can also be closed and finished. It is possible that a higher ground level is used above the tunnel to have more ballast weight on the tunnel. Other ballast weight can also be chosen, possibly in combination with excavated soil, such as blocks of concrete or stone. Also, in the first instance, a temporary ballast weight can be arranged in the tunnel at the end thereof at the tunnel excavating device in the form of, for example, sandbags to be moved or a carriage with ballast weight.

[41 ] De tunnelgraafinrichting 1 wordt in de graafrichting 1 verplaatst door middel van verplaatsingsmiddelen in de vorm van vijzels 70. De vijzels 70 zijn aangebracht op de verplaatsingsinrichting en zetten zich af tegen de gevormde tunnel. [ 42 ] In het beschreven uitvoeringsvoorbeeld heeft de gevormde tunnel een hoogte van ongeveer 6 tot 7 meter, en bevindt zich nog een laag grond van ongeveer 3 meter boven de tunnel. De onderzijde van de tunnel bevindt zich daarmee ongeveer 10 meter onder het maaiveld. Het grondwater bevindt zich beneden een niveau van ongeveer 2 meter benden het maaiveld. Het niveau van de kolom waterKW wordt ongeveer een meter hierboven aangehouden. Diverse andere opstellingen van de tunnel zijn echter mogelijk, en kunnen ook toe- en afritten en andere vormen worden gemaakt.[41] The tunnel excavator 1 is displaced in the excavation direction 1 by means of displacement means in the form of jacks 70. The jacks 70 are mounted on the displacement device and deposit against the formed tunnel. [42] In the exemplary embodiment described, the tunnel formed has a height of approximately 6 to 7 meters, and another layer of soil is approximately 3 meters above the tunnel. The bottom of the tunnel is therefore approximately 10 meters below ground level. The groundwater is below a level of approximately 2 meters below ground level. The level of the water KW column is maintained approximately one meter above. However, various other arrangements of the tunnel are possible, and entrances, exits and other forms can also be made.

Claims

A method for constructing a tunnel (100) in the ground in a digging direction, which method comprises - providing a digging facility (10) extending vertically and transversely to the digging direction; - digging away soil at the front of the digging facility in the digging direction (GR) with the excavating device, such that a trench open at the top is dug into the soil; - the removal (AR) of excavated soil; and - feeding (TR) and arranging tunnel elements (110) behind the excavating device to form a tunnel (100) in the trench from the tunnel elements.

The method of claim 1, wherein it comprises - applying a ballast weight (D) to or in the tunnel (100) formed from the tunnel elements (110).

The method according to claim 1 or 2, wherein it comprises - digging away soil at the front of the digging facility with the digging device (10), such that excavated soil is moved to the rear of the digging device; and - the removal (AR) of excavated soil from behind the excavation facility.

The method according to claim 1, 2 or 3, wherein it comprises - forming a work compartment (31) shielded from the ground behind the excavation device (10) in the slot for being able to feed and install tunnel elements (110) therein to form the tunnel (100).

The method according to one or more of the preceding claims, wherein it further comprises - applying a column of water (KW) adjacent to the rear of the digging facility (10); - digging away soil at the front of the excavation facility such that excavated soil is moved to the rear of the excavation facility in the water column (KW); - the removal (AR) of excavated soil from the water column; and - arranging (TR) tunnel elements behind the column of water to form a tunnel (100) in the slot from the tunnel elements (110).

The method according to claim 5, wherein the height of the water column (KW) is kept such that the top of the water column is equal to or above the groundwater level (GN) in the unearthed soil.

The method according to claim 5 or 6, wherein discharging (AR) soil from the water column comprises suctioning soil with water or removing soil excavated at the front of the device with a gripper from the water column.

The method according to claim 5, 6 or 7, wherein the soil discharged from the water (KW) column is dewatered, in particular into solid soil.

The method according to one or more of the preceding claims and claim 2, wherein applying a ballast weight (D) to the tunnel elements (110) comprises applying soil to the tunnel elements, in particular dug away by the tunnel excavator (1) ground.

The method according to one or more of the preceding claims, wherein it comprises - moving the digging device (10) in the digging direction (GR) in the forward and digging directions by depositing the digging device against the tunnel formed from the tunnel elements (110) (100).

The method according to one or more of the preceding claims, wherein a space between the tunnel and the bottom of the slot is filled with filler grout (S).

The method according to one or more of the preceding claims, wherein tunnel elements (110) are applied under bias (120) against the already formed tunnel (100).

A tunnel excavator for constructing a tunnel (100) in the ground according to one or more of the preceding claims, with a front side arranged for excavating soil in an excavation direction, which tunnel excavator comprises a vertical and transverse to the excavation direction extending excavation device (10) at the front of the tunnel excavator (1); and - a tunnel element supply opening (30) viewed behind the excavation device (10) in the excavation direction and at the top of the tunnel excavating device, which supply opening is suitable for supplying tunnel elements (110) through it so that a tunnel (100) formed from tunnel elements can be formed at the rear of the tunnel excavator.

The tunnel excavator according to claim 13, wherein it further comprises - a water compartment (20) for holding therein a column of water (KW) in the digging direction (GR) seen behind the digging device (10), wherein the digging device is a wall of it forms the water compartment (20), and the tunnel element supply opening (30) is positioned behind the water compartment (20) in the digging direction.

The tunnel excavator according to claim 13 or 14, wherein the excavator (10) comprises excavator rollers (11).

The tunnel excavator according to claim 13, 14 or 15, wherein the excavator rollers (11) have a horizontally or vertically oriented axis of rotation.

The tunnel excavator according to one or more of claims 13 to 16, wherein the excavator (1) comprises control valves (70) on the front side.

The tunnel excavator according to one or more of claims 13 to 17, wherein, viewed in the excavation direction, it comprises an extension (40) with a working compartment, which is shielded from the ground during use, for being able to fit supplied tunnel elements (110) ) formed at one end of the tunnel (100) from the tunnel elements.

The tunnel excavator according to the preceding claim, wherein, viewed in the direction of excavation, it comprises a tunnel passage opening (50) suitable for receiving an end of a tunnel (100) formed from tunnel elements (110).

The tunnel excavator according to the preceding claim, wherein a cross section of the tunnel passage opening (50) corresponds to a cross section of the tunnel (100) formed from tunnel elements (110), and in one embodiment the tunnel passage opening comprises a seal (51) for forming of a seal between tunnel passage opening and formed tunnel

The tunnel excavator according to one or more of claims 13 to 20, wherein it comprises displacement means (70) for moving the tunnel excavator (1) in the excavation direction by depositing against tunnel (100) formed from tunnel elements (110).

The tunnel excavator according to the preceding claim, wherein the displacement means (70) comprises jacks.

The method or tunnel excavator according to one or more of the preceding claims, wherein the tunnel can comprise: closed tunnels, access roads, exits, entrances, exits, open tunnels, sunken roads, underpasses, and / or corresponding and / or comparable and / or or similar forms.

The method or tunnel excavator according to one or more of the preceding claims, wherein the tunnel elements can comprise: concrete elements, and hollow steel and plastic elements, which may or may not be filled with a suitable filler such as concrete.