WO1992004524A1 - Method and device for digging a tunnel in consolidatable sub-soil - Google Patents

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WO1992004524A1
WO1992004524A1 PCT/EP1991/001672 EP9101672W WO9204524A1 WO 1992004524 A1 WO1992004524 A1 WO 1992004524A1 EP 9101672 W EP9101672 W EP 9101672W WO 9204524 A1 WO9204524 A1 WO 9204524A1
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tunnel
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piston
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Werner Foppe
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Werner Foppe
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/18—Anchoring or feeding in the borehole
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/26—Drilling without earth removal, e.g. with self-propelled burrowing devices

Definitions

  • the present invention relates to a method according to which tunnels can be created quickly, inexpensively and without tunnel waste in powerful alluvial or compactable substrates. Furthermore, the invention teaches devices for performing the method.
  • the primary aim of the invention is to build transport and supply tunnels in deep plains and plateaus covered with thick layers of deposits, as well as shelf areas with high drilling progress, with which up to four fifths of the entire earth's population can be recorded.
  • the current climate-threatening traffic flows in these regions can largely be conducted in tunnels constructed in this way via underground high-speed railways with minimal energy consumption.
  • melt drilling methods are known that melt out the tunnel profile in whole or in part and that use the thermal stress and litho-fracs that occur to wholly or partially inject the overburden into the adjacent rock. Such fusion drilling processes can be used in any underground.
  • displacement drilling methods with small borehole diameters for cable or pipe laying are known, which work with compressed air or explosives.
  • these displacement methods for laying pipes or cables using compressed air or storeys cannot be used for borehole sizes such as are required in tunnel construction.
  • the object of the present invention is to provide a drilling method for large borehole diameters of several meters, which is inexpensive, enables high drilling progress and does not require tunnel excavation. It is a further object of the invention to provide an apparatus for carrying out the method.
  • This object is achieved by a method for creating tunnel tubes in alluvial, compressible sub-bases, which is characterized in that a drill body with a cross section of the desired tunnel shape, which runs into a tip at the front, is moved hydraulically into the opposing, compressible sub-base mass, whereby the Substrate is laterally displaced and compacted.
  • the device for carrying out the method is distinguished by the fact that it consists of a displacement drill head which runs into a tip and which is displaceably connected to a hydraulic bracing device with a plurality of radially extendable support claws via at least one hydraulic cylinder / piston unit.
  • the invention is described and its mode of operation is explained in detail with reference to the drawings, which show a drilling device for practicing the drilling method.
  • FIG. 1 an internally connected start tunnel for starting the drilling process with the drilling device brought into position;
  • Figure 2 The drill when feeding the displacement drill head
  • FIG. 3 The drill when tightening the bracing devices.
  • the continuous construction of tunnels according to the hydraulic displacement method is made possible by the fact that the drilling device provided with a pressure-resistant tip with the cross section of the desired tunnel profile under hydraulic pressure of over 1000 bar, for example at a depth of 100 meters, like a large, long and headless nail is driven through the alluvial or compactable surface.
  • This procedure takes advantage of the fact that the majority of the earth's inhabitants populate continental areas, the surface of which consists of layers of sediment that are 100 meters thick.
  • sediment soils Rocks of the same composition that have undergone earth crust methamorphosis under high geological pressures have a larger volume, based on the same weight unit. This is due to the still existing pore space in the near-surface sediments, which is filled with air and water.
  • the drill is positioned in a launch tunnel.
  • the surface of the drill tip forms the actual displacement drill head 1.
  • Both this displacement drill head 1 and the adjoining drill body 2 consist of extremely hard material with an extremely smooth surface, as a result of which the friction on the surrounding substrate mass is greatly reduced and the roughening of the surface is prevented.
  • the length-diameter ratio of the displacement drill head 1 is designed in such a way that an optimal value of maximum drill head tip pressure and minimal casing friction is achieved.
  • the shape of the displacement drilling head 1 is designed in accordance with the predetermined tunnel cross-section so that it has a direction-stabilizing effect during the advance.
  • the hollow drill body 2 has the cross-sectional shape of the tunnel on the outside.
  • the working piston 3 is provided with its end firmly connected to the bottom 8 of the displacement drill head 1. That for Piston-cylinder unit 3, 4 belonging pressure cylinder housing 4 is guided on slide rails 5 arranged axially inside the drill body 2.
  • the drill body 2 is thus axially displaceable on the pressure cylinder housing 4 and is guided on it for both pushing and pulling.
  • the pressure cylinder housing 4 still protrudes about a fifth of its length into the rear part of the hollow drill body 2.
  • a plurality of hydraulic bracing devices 6 are preferably connected to the pressure cylinder 4, each of which is provided with a number of radially extendable hydraulic support claws 9.
  • the support claws 9 of each individual tensioning device 6 can be individually extended radially via an external hydraulic control, so that each tensioning device 6 also acts as control hydraulics.
  • the displacement drill head can tip out into a hollow cylinder which directly forms the working cylinder pressure housing, the working piston then being firmly connected to the downstream tensioning devices. The return of the working piston to the starting position for a stroke and the associated pressure-free advancement of the middle and rear parts of the displacement drilling system can be fully taken over by the self-propelled pressure generator units at the rear end of the displacement drilling system.
  • a starting tunnel is initially created in a conventional manner, which is approximately as long as the entire drilling rig.
  • the starting tunnel 10 is shown in FIG. 1 in a longitudinal section.
  • the tunnel walls of this starting tunnel 10 are clad by means of pipe segments and sections 11 to form a closed inner pipe cladding which can withstand high internal pressures.
  • a plurality of anchor steels 12 reaching deep into the surrounding subsurface are pressed or screwed through the inner pipe casing 11 at a preferably acute angle away from the tunnel axis, the end of which is firmly connected to the inner casing 11.
  • the drill 13 is then brought into the start tunnel 10, which is internally connected.
  • the support claws 9 of the tensioning devices 6 are now extended radially and tension the drilling device 13 in the interior of the starting tunnel 10.
  • the support claws 9 thus absorb the reaction forces of the hydraulic piston-cylinder unit 3, 4, which acts with full pressure.
  • the working piston 3 of this hydraulic piston-cylinder unit 3, 4 pushes the displacement drill head 1 together with the drill body 2 through the compressible masses when it extends, because there the resistance is much lower.
  • the masses located in front of the displacement drilling head 1 are thereby displaced and compressed into a largely self-supporting tunnel wall. Depending on the material of the surface, this is through the compression even solidified to such an extent that the tunnel wall is absolutely self-supporting and also gas and liquid tight.
  • the bracing devices 6 can act as control hydraulics in that the support claws 9 of the individual bracing devices 6 are extended asymmetrically, thereby correcting the direction the hole can be achieved.
  • the hydraulic support claws 9 of the tensioning devices 6 are retracted. This situation is shown in FIG. 3.
  • the working piston 3 of the piston-cylinder unit 3, 4 is hydraulically retracted, the tensioning devices 6 being retightened.
  • the hydraulic supply units that are not shown here and that connect to the drilling device are also retightened or updated.
  • the supply units can be permanently connected to the drilling device or can be designed separately and self-propelled, in which case they are each followed in the same cycle as the drilling device.
  • the hydraulic control provides the interaction of the hydraulically operated and controlled main elements of the whole Displacement drilling rig safe. It coordinates the movements of the displacement drilling head 1 with the drill hollow body 2 via the piston-cylinder unit 3, 4, the movements of the tensioning devices 6 and the tracking of the series-connected, downstream supply units.
  • the working cylinder pressure housing 4 is pulled or pushed into the hollow drill body 2 up to the starting point of the working piston 3 on the displacement drilling head base 8; c) re-tensioning of the displacement drilling system by extending the support claws 9 of the tensioning devices 6 into the open tunnel shaft and re-extending the working cylinder 3 from the piston-cylinder unit 3, 4, which means that the complete work sequence from tensioning in the middle part, Displacement in the front part, retraction of the support claws 9 of the tensioning devices 6 in the middle part and retraction of the working cylinder 3 in the front part with simultaneous tightening of the middle and rear part of the displacement system or by pushing the self-propelled, coupled pressure generator units at the rear end of the displacement drilling system to to retract the Häzylin ⁇ ders 3 in the working position for renewed displacement thrust.
  • the compressive forces of the displacement drill according to the invention apply to the relatively weak shear forces of the alluvial mixture. Under the high Pressure of the drilling device expels the pore air and the pore water, and the voids that are released are filled up and the mixture of sand, rubble, clay and clay is solidified into a compact, rock-like conglomerate from which the wall of the pipe hole is built up and thereby prevented.
  • the displacement drilling head 1 and the drilling device hollow body 2 can be equipped with vibrating bears in a known manner for the hydraulic generation of vibrations. Such vibrating bears generate unidirectional vibrations. For the present application, the vibrations should act in the axial direction of the drilling device. In the so-called excitation cells of the vibration bear, imbalances rotate in the opposite direction at the same speed.
  • the excitation cells can be mounted in a conical shape in a staggered manner one behind the other in the displacement drill head 1. So that the vibrations generated in the displacement drilling head 1, the piston-cylinder unit 3, 4 of the displacement drilling device, with which the actual driving forces are generated, not damaged, the piston-cylinder unit 3, 4 is connected to the displacement drilling head 1 and the drilling device hollow body 2 via vibration absorbers.
  • the vibrating bears preferably have a frequency range from 0 to 3,000 rpm. The high speed ensures that the vibrating bears always work well above the natural frequency of the floor, which is approximately 800 to 1 * 200 vibrations per minute.
  • the hydraulic drive allows the oscillation frequency to be regulated continuously and thus to be adapted to the most varied of floors, as a result of which the respective holding forces between the floor and the displacement body are reduced in a targeted manner and the tearing off of the elastic bond on cohesive floors is improved.
  • the vibrations generated generally cause, to a certain extent, a "liquefaction" of the soil around the displacement drilling head 1 and the drilling device hollow body 2. The friction is thus reduced and the pressure compression is facilitated.
  • the aim of the displacement drilling device according to the invention is to open large-caliber tunnels in alluvial, compressible substrates under high hydraulic pressures, at the same time creating a solid tunnel wall without having to convey overburden and without bulges or building damage occurring on the surface.
  • the ideal prerequisites for this are 100 m thick alluvial deposits, such as those found in the densely populated areas of the USA, the Soviet Union, China, India, Australia, Europe and South America occur. In addition, with the exception of a few steep cliffs, the continents are completely surrounded by extensive shelf areas.
  • the process according to the invention has the advantage that the entire tunnel space does not have to be melted, but only has to be displaced, and the high temperature necessary for the melting process -Technology and fuel gas high-pressure technology are dispensed with and only the hydraulic forces required to displace the tunnel profile have to be made available on site.

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Abstract

In the hydraulic drilling method proposed, the entire material cut away by the cutter head (1) is forced to the sides by shear forces and compressed to form a solid tunnel wall, without any spoil having to be removed. The tunnel cross-section is determined by the shape of the cutter body (1, 2). The cutter body (1, 2) is advanced hydraulically, and is held against reaction forces by bracing devices (6) with retaining claws (9) which can be extended radially against the already finished tunnel wall. After each advance, the retaining claws are retracted and the bracing devices, together with the hydraulic supply and control equipment, are advanced in turn.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erstellung von Tunneln in verdichtungsfähigen Untergründen Method and device for creating tunnels in compactable substrates
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, nach dem in mächtigen alluvialen beziehungsweise verdichtungsfähigen Untergründen Tunnels rasch, kostengünstig und ohne Tunnel¬ abraum erstellbar sind. Desweiteren lehrt die Erfindung Vor¬ richtungen zur Ausübung des Verfahrens. Die Erfindung zielt in erster Linie darauf ab, in mit dicken Ablagerungsschichten bedeckten Tief- und Hochebenen sowie Schelfgebieten mit hohem Bohrfortschritt Transport- und Versorgungstunnels zu bauen, mit denen bis zu vier Fünfteln der gesamten Erdbevölkerung zu erfassen sind. Die derzeit klimabedrohenden Verkehrsströme dieser Regionen können weitgehend in solchermassen erstellten Tunneln über unterirdische Hochgeschwindigkeitsbahnen mit minimalem Energieaufwand geleitet werden. Unter den Tunnel¬ verfahren, die keinen Abraum notwendig machen, sind bisher einerseits Schmelzbohrverfahren bekannt, die das Tunnelprofil ganz oder teilweise ausschmelzen und unter Nutzung des auf¬ tretenden Thermostresses und Litho-Fracs den Abraum ganz oder teilweise ins angrenzende Gestein verpressen. Solche Schmelz¬ bohrverfahren sind in jedem Untergrund einsetzbar. Andrer- seits sind Verdrängungsbohrverfahren mit kleinen Bohrloch- durchmessern zur Kabel- oder Rohrverlegung bekannt, die mit Druckluft oder Explosivstoffen arbeiten. Diese Verdrängungs¬ verfahren zur Rohr- oder Kabelverlegung unter Pressluft- oder Geschosseinsatz sind jedoch für Bohrlochgrössen, wie sie im Tunnnelbau erforderlich sind, nicht einsetzbar.The present invention relates to a method according to which tunnels can be created quickly, inexpensively and without tunnel waste in powerful alluvial or compactable substrates. Furthermore, the invention teaches devices for performing the method. The primary aim of the invention is to build transport and supply tunnels in deep plains and plateaus covered with thick layers of deposits, as well as shelf areas with high drilling progress, with which up to four fifths of the entire earth's population can be recorded. The current climate-threatening traffic flows in these regions can largely be conducted in tunnels constructed in this way via underground high-speed railways with minimal energy consumption. Among the tunneling methods that do not require any overburden, on the one hand, melt drilling methods are known that melt out the tunnel profile in whole or in part and that use the thermal stress and litho-fracs that occur to wholly or partially inject the overburden into the adjacent rock. Such fusion drilling processes can be used in any underground. Other On the one hand, displacement drilling methods with small borehole diameters for cable or pipe laying are known, which work with compressed air or explosives. However, these displacement methods for laying pipes or cables using compressed air or storeys cannot be used for borehole sizes such as are required in tunnel construction.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bohrver¬ fahren für grosse Bohrlochdurchmesser von mehreren Metern zu schaffen, welches kostengünstig ist, einen hohen Bohrfort¬ schritt ermöglicht und keinen Tunnelabraum nötig macht. Wei¬ ter ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens zu schaffen.The object of the present invention is to provide a drilling method for large borehole diameters of several meters, which is inexpensive, enables high drilling progress and does not require tunnel excavation. It is a further object of the invention to provide an apparatus for carrying out the method.
Diese Aufgabe wird gelöst von einem Verfahren zur Erstellung von Tunnelröhren in alluvialen, verdichtungsfähigen Unter¬ gründen, das sich dadurch auszeichnet, dass ein vorne in eine Spitze auslaufender Bohrkörper mit dem Querschnitt der gewünschten Tunnelform hydraulisch in die entgegenstehende, verdichtungsfähige Untergrundmasse gefahren wird, wodurch die Untergrundmasse seitlich verdrängt und verdichtet wird.This object is achieved by a method for creating tunnel tubes in alluvial, compressible sub-bases, which is characterized in that a drill body with a cross section of the desired tunnel shape, which runs into a tip at the front, is moved hydraulically into the opposing, compressible sub-base mass, whereby the Substrate is laterally displaced and compacted.
Die Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass sie aus einem in eine Spitze auslaufenden Verdrängungsbohrkopf besteht, welcher über wenigstens eine hydraulische Zylinder-Kolbeneinheit verschiebbar mit einer hydraulischen Verspannungseinrichtung mit mehreren, radial ausfahrbahren Abstützpratzen verbunden ist. Anhand der Zeichnungen, die ein Bohrgerät zur Ausübung des Bohrverfahrens zeigen, wird die Erfindung beschrieben und deren Funktionsweise im einzelnen erläutert.The device for carrying out the method is distinguished by the fact that it consists of a displacement drill head which runs into a tip and which is displaceably connected to a hydraulic bracing device with a plurality of radially extendable support claws via at least one hydraulic cylinder / piston unit. The invention is described and its mode of operation is explained in detail with reference to the drawings, which show a drilling device for practicing the drilling method.
Es zeigt:It shows:
Figur 1 Einen innenverschalten Starttunnel zum Anfah¬ ren des Bohrverfahrens mit in Position gebrachtem Bohrgerät;FIG. 1 an internally connected start tunnel for starting the drilling process with the drilling device brought into position;
Figur 2 Das Bohrgerät beim Vorschub des Verdrängungsbohrkopfes;Figure 2 The drill when feeding the displacement drill head;
Figur 3 Das Bohrgerät beim Nachziehen der Verspannungseinrichtungen.Figure 3 The drill when tightening the bracing devices.
Die kontinuierliche Erstellung von Tunneln nach dem hydrauli¬ schen Verdrängungsverfahren wird dadurch ermöglicht, dass das mit einer druckfesten Spitze versehene Bohrgerät mit dem Querschnitt des gewünschten Tunnelprofils unter hydraulischem Druck von über 1000 bar, zum Beispiel in 100 Metern Tiefe, wie ein grosser, langer und kopfloser Nagel durch den allu¬ vialen oder verdichtungsfähigen Untergrund getrieben wird. Mit diesem Verfarhen wird die Tatsache genutzt, dass die Mehrheit der Erdbewohner kontinentale Gebiete bevölkert, deren Oberfläche aus hundert Meter dicken Sedimentablage¬ rungsschichten besteht. Sedimentböden haben im Gegensatz zu Gesteinen gleicher Zusammensetzung, die eine Erdkrustenmetha- morphose unter hohen geologischen Drucken breits durchlaufen haben, eine grösseres Volumen, bezogen auf die gleiche Gewichtseinheit. Dies ist bedingt durch den noch vorhandenen Porenraum in den oberflächennahen Sedimenten, der mit Luft und Wasser gefüllt ist.The continuous construction of tunnels according to the hydraulic displacement method is made possible by the fact that the drilling device provided with a pressure-resistant tip with the cross section of the desired tunnel profile under hydraulic pressure of over 1000 bar, for example at a depth of 100 meters, like a large, long and headless nail is driven through the alluvial or compactable surface. This procedure takes advantage of the fact that the majority of the earth's inhabitants populate continental areas, the surface of which consists of layers of sediment that are 100 meters thick. In contrast to sediment soils Rocks of the same composition that have undergone earth crust methamorphosis under high geological pressures have a larger volume, based on the same weight unit. This is due to the still existing pore space in the near-surface sediments, which is filled with air and water.
In Figur 1 ist das Bohrgerät in einem Starttunnel in Position gebracht. Die Oberfläche der Bohrgerätspitze bildet den eigentlichen Verdrängungsbohrkopf 1. Sowohl dieser Verdrän¬ gungsbohrkopf 1 wie auch der daran anschliessende Bohrgerät¬ körper 2 besteht aus extrem hartem Material mit einer äus- serst glatten Oberfläche, wodurch die Reibung an der umlie¬ genden Untergrundmasse stark herabgesetzt wird und das Rauh¬ werden der Oberfläche verhindert wird. Das Längen-Durchmes¬ serverhältnis des Verdrängungsbohrkopfes 1 wird so gestaltet, dass ein optimaler Wert von maximalem Bohrkopfspitzendruck und minimaler Mantelreibung erzielt wird. Die Form des Verdrängungsbohrkopfes 1 wird entsprechend des vorgegebenen Tunnelquerschnittes so gestaltet, dass sie beim Vortrieb richtungsstabilisierend wirkt. Der hohle Bohrgerätkörper 2 besitzt aussen die Querschnittsform des Tunnels. Mindestens eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit 3,4, deren Arbeits¬ kolben 3 eine maximale Ausfahrlänge von etwa vier Fünfteln des Bohrgerätkörpers 2 aufweist, beaufschlagt mit dem Arbeitskolben 3 von innen den Boden 8 des Verdrängungsbohr¬ kopfes 1. Der Arbeitskolben 3 ist mit seinem Ende fest mit dem Boden 8 des Verdrangungsbohrkopfes 1 verbunden. Das zur Kolben-Zylinder-Einheit 3,4 gehörige Druckzylindergehäuse 4 ist auf axial im Innern des Bohrgerätkörpers 2 angeordneten Gleitschienen 5 geführt. Der Bohrgerätkörper 2 sitzt somit axial verschiebbar auf dem Druckzylindergehäuse 4 und ist auf ihm sowohl zum Schieben als auch zum Ziehen geführt. In aus¬ gefahrenem Zustand des Arbeitskolbens 3 ragt das Druckzylin¬ dergehäuse 4 noch etwa zu einem Fünftel seiner Länge in den hinteren Teil des hohlen Bohrgerätkörpers 2 hinein. An den Druckzylinder 4 schliessen vorzugsweise mehrere hydraulische Verspannungseinrichtungen 6 an, die je mit einer Anzahl radial ausfahrbarer, hydraulischer Abstützpratzen 9 versehen sind. Ueber eine externe Hydrauliksteuerung können die Abstützpratzen 9 jeder einzelnen Verspannungseinrichtung 6 individuell radial ausgefahren werden, sodass jede Verspan¬ nungseinrichtung 6 auch als Steuerhydraulik wirkt. In einer alternativen Ausführung kann der Verdrängung-Bohrkopf nach seiner Spitze in einen Hohlzylinder auslaufen, der direkt das Arbeitszylinder-Druckgehause bildet, wobei der Arbeitskolben dann fest mit den nachgeschalteten Verspannungseinrichtungen verbunden ist. Die Rückführung des Arbeitskolbens in die Aus¬ gangsposition für einen Hub und das damit verbundene druck¬ lose Vorrücken der mittleren und hinteren Teile der Verdrän¬ gungsbohranlage können voll von den selbstfahrenden Drucker¬ zeugereinheiten am hinteren Ende der Verdrängungs-Bohranlage übernommen werden. Zum Anfahren der Bohrung wird vorerst in konventioneller Weise ein Starttunnel erstellt, welcher etwa so lang wie das ganze Bohrgerät ist. Der Starttunnel 10 ist in Figur 1 einem Längsschnitt gezeigt. Die Tunnelwände dieses Starttunnels 10 werden mittels RohrSegmenten und -abschnitten 11 zu einer geschlossenen Rohr-Innenverschalung verkleidet, welche hohen Innendrucken standzuhalten vermag. Durch die Rohr-Innenver¬ schalung 11 hindurch in einem vorzugsweise spitzen Winkel von der Tunnelachse weg nach hinten werden rundum mehrere, tief in den umliegenden Untergrund reichende Ankerstähle 12 ver- presst oder geschraubt, die mit ihrem Ende fest mit der Innenverschalung 11 verbunden werden. Das Bohrgerät 13 wird hernach in den dermassen innenverschalten Starttunnel 10 gebracht.In Figure 1, the drill is positioned in a launch tunnel. The surface of the drill tip forms the actual displacement drill head 1. Both this displacement drill head 1 and the adjoining drill body 2 consist of extremely hard material with an extremely smooth surface, as a result of which the friction on the surrounding substrate mass is greatly reduced and the roughening of the surface is prevented. The length-diameter ratio of the displacement drill head 1 is designed in such a way that an optimal value of maximum drill head tip pressure and minimal casing friction is achieved. The shape of the displacement drilling head 1 is designed in accordance with the predetermined tunnel cross-section so that it has a direction-stabilizing effect during the advance. The hollow drill body 2 has the cross-sectional shape of the tunnel on the outside. At least one hydraulic piston-cylinder unit 3, 4, the working piston 3 of which has a maximum extension length of about four fifths of the drill body 2, acts on the working piston 3 from the inside of the bottom 8 of the displacement drilling head 1. The working piston 3 is provided with its end firmly connected to the bottom 8 of the displacement drill head 1. That for Piston-cylinder unit 3, 4 belonging pressure cylinder housing 4 is guided on slide rails 5 arranged axially inside the drill body 2. The drill body 2 is thus axially displaceable on the pressure cylinder housing 4 and is guided on it for both pushing and pulling. In the extended state of the working piston 3, the pressure cylinder housing 4 still protrudes about a fifth of its length into the rear part of the hollow drill body 2. A plurality of hydraulic bracing devices 6 are preferably connected to the pressure cylinder 4, each of which is provided with a number of radially extendable hydraulic support claws 9. The support claws 9 of each individual tensioning device 6 can be individually extended radially via an external hydraulic control, so that each tensioning device 6 also acts as control hydraulics. In an alternative embodiment, the displacement drill head can tip out into a hollow cylinder which directly forms the working cylinder pressure housing, the working piston then being firmly connected to the downstream tensioning devices. The return of the working piston to the starting position for a stroke and the associated pressure-free advancement of the middle and rear parts of the displacement drilling system can be fully taken over by the self-propelled pressure generator units at the rear end of the displacement drilling system. To start the drilling, a starting tunnel is initially created in a conventional manner, which is approximately as long as the entire drilling rig. The starting tunnel 10 is shown in FIG. 1 in a longitudinal section. The tunnel walls of this starting tunnel 10 are clad by means of pipe segments and sections 11 to form a closed inner pipe cladding which can withstand high internal pressures. A plurality of anchor steels 12 reaching deep into the surrounding subsurface are pressed or screwed through the inner pipe casing 11 at a preferably acute angle away from the tunnel axis, the end of which is firmly connected to the inner casing 11. The drill 13 is then brought into the start tunnel 10, which is internally connected.
Jetzt werden die Abstützpratzen 9 der Verspannungseinrichtun- gen 6 radial ausgefahren und verspannen das Bohrgerät 13 im Innern des Starttunnels 10. Die Abstützpratzen 9 nehmen damit die Reaktionskräfte der mit voller Druckkraft wirkenden hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit 3,4 auf. In einem ersten Schritt, der in Figur 2 dargestellt ist, drückt der Arbeitskolben 3 dieser hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit 3,4 bei seinem Ausfahren den Verdrängungsbohrkopf 1 samt Bohrgerätkörper 2 durch die verdichtungsfähigen Massen, weil dort der Widerstand viel geringer ist. Die vor dem Verdrän¬ gungsbohrkopf 1 befindlichen Massen werden dadurch verdrängt und zu einer weitgehend selbsttragenden Tunnelwandung ver¬ dichtet. Je nach Material des Untergrundes wird dieses durch die Verdichtung sogar soweit verfestigt, dass die Tunnelwan¬ dung absolut selbsttragend sowie ausserdem gas- und flüssig¬ keitsdicht ist.The support claws 9 of the tensioning devices 6 are now extended radially and tension the drilling device 13 in the interior of the starting tunnel 10. The support claws 9 thus absorb the reaction forces of the hydraulic piston-cylinder unit 3, 4, which acts with full pressure. In a first step, which is shown in FIG. 2, the working piston 3 of this hydraulic piston-cylinder unit 3, 4 pushes the displacement drill head 1 together with the drill body 2 through the compressible masses when it extends, because there the resistance is much lower. The masses located in front of the displacement drilling head 1 are thereby displaced and compressed into a largely self-supporting tunnel wall. Depending on the material of the surface, this is through the compression even solidified to such an extent that the tunnel wall is absolutely self-supporting and also gas and liquid tight.
Wird der Verdrängungsbohrkopf 1 infolge von Hindernissen oder unterschiedlichen Schichtungen des Untergrundes aus der vorgegebenen Bahn abgelenkt, so können die Verspannungsein- richtungen 6 als Steuerhydraulik wirken, indem die Abstütz¬ pratzen 9 der einzelnen Verspannungseinrichtungen 6 asymme¬ trisch ausgefahren werden, wodurch sich eine Richtungskorrek¬ tur der Bohrung erzielen lässt.If the displacement drilling head 1 is deflected from the predetermined path as a result of obstacles or different layers of the subsoil, then the bracing devices 6 can act as control hydraulics in that the support claws 9 of the individual bracing devices 6 are extended asymmetrically, thereby correcting the direction the hole can be achieved.
Nachdem der Arbeitskolben 3 über seine volle Länge ausgefah¬ ren ist und den Tunnel über diese Länge erweitert hat, werden die hydraulischen Abstützpratzen 9 der Verspannungseinrich¬ tungen 6 eingefahren. Diese Situation ist in Figur 3 darge¬ stellt. Bei eingefahrenen Abstützpratzen 9 wird der Arbeits¬ kolben 3 der Kolben-Zylindereinheit 3,4, hydraulisch zurück¬ gezogen, wobei die die Verspannungseinrichtungen 6 nachgezo¬ gen werden. Ebenfalls nachgezogen oder nachgeführt werden die hier nicht dargestellten, an das Bohrgerät anschliessenden hydraulischen Versorgungseinheiten. Die Versorgungseinheiten können fest mit dem Bohrgerät verbunden oder aber gesondert und selbstfahrend ausgeführt sein, wobei sie dann jeweils im gleichen Takt wie das Bohrgerät nachgefahren werden.After the working piston 3 has been extended over its full length and has extended the tunnel over this length, the hydraulic support claws 9 of the tensioning devices 6 are retracted. This situation is shown in FIG. 3. When the support claws 9 are retracted, the working piston 3 of the piston-cylinder unit 3, 4 is hydraulically retracted, the tensioning devices 6 being retightened. The hydraulic supply units that are not shown here and that connect to the drilling device are also retightened or updated. The supply units can be permanently connected to the drilling device or can be designed separately and self-propelled, in which case they are each followed in the same cycle as the drilling device.
Die Hydrauliksteuerung stellt das Zusammenspiel der hydrau¬ lisch betriebenen und gesteuerten Hauptelemente der gesamten Verdrängungsbohranlage sicher. Sie koordiniert die Bewegungen des Verdrangungsbohrkopfes 1 mit Bohrgeräthohlkörper 2 über die Kolben-Zylinder-Einheit 3,4, die Bewegungen der Verspan¬ nungseinrichtungen 6 sowie das Nachführen der in Reihe geschalteten, nachgeschalteten Versorungseinheiten. Für einen kontinuierlich fortschreitenden Verdrangungsprozess werden folgende Verfahrensschritte der Reihe nach durchlaufen: a) Erzeugung ausreichender Druckleistung der in Reihe geschalteten, dem Bohrgerät nachgeführten Druckerzeugereinheiten über Elektromotoren und über im Tunnel nachgeführte Starkstormkabel, wobei die Einzel¬ druckerzeuger kontinuierlich in einem Hydraulik-Hoch¬ druckspeicher arbeiten, der die Verspannungs¬ einrichtungen 6 sowie die Kolben-Zylindereinheit 3,4 versorgt, wobei der Verdrängungsbohrkopf 1 in die Unter¬ grundmasse einfährt; b) Einfahren der Abstützpratzen 9 der als Steuerhydraulik und Widerlager wirkenden Verspannungseinrichtungen 6 und Einziehen des Arbeitskolbens 3 beziehungsweise Nachzie¬ hen des Arbeitszylinder-Druckgehäuses 4 im Bohrgerät- Hohlkörper 2. Das Nachziehen des Arbeitszylinder-Druck- gehäuses 4 wird durch Schubleistung der auf Schienen oder Ketten selbstfahrenden, in Reihe geschalteten Druckerzeugereinheiten auf das Bohrgerät unterstützt. Das Arbeitszylinder-Druckgehause 4 wird bis zum Ansatz¬ punkt des Arbeitskolbens 3 an der Verdrängungsbohrkopf- Grundfläche 8 in den Bohrgeräthohlkörper 2 gezogen beziehungswiese geschoben; c) Erneutes Verspannen der Verdrängungsbohranlage durch Ausfahren der Abstützpratzen 9 der Verspanneinrichtungen 6 in den aufgefahrenen Tunnelschaft und erneutes Ausfah¬ ren des ArbeitsZylinders 3 aus der Kolben-Zylinder-Ein¬ heit 3,4, womit der komplette Arbeitsablauf vom Verspan¬ nen im Mittelteil, Verdrängen im Vorderteil, Einfahren der Abstützpratzen 9 der Verspannungseinrichtungen 6 im Mittelteil sowie Einfahren des ArbeitsZylinders 3 im Vorderteil bei gleichzeitigem Nachziehen des mittleren und hinteren Teils der Verdrängungsanlage beziehungs¬ weise durch Nachschieben der selbstfahrenden, gekoppel¬ ten Druckerzeugereinheiten am hinteren Ende der Ver¬ drängungsbohranlage bis zum Einfahren des Arbeitszylin¬ ders 3 in Arbeitsposition zum erneuten Verdrängungsschub vollzogen ist.The hydraulic control provides the interaction of the hydraulically operated and controlled main elements of the whole Displacement drilling rig safe. It coordinates the movements of the displacement drilling head 1 with the drill hollow body 2 via the piston-cylinder unit 3, 4, the movements of the tensioning devices 6 and the tracking of the series-connected, downstream supply units. The following process steps are carried out in order for a continuously progressing displacement process: a) Generating sufficient pressure output of the pressure generator units connected in series and following the drilling device by means of electric motors and by means of high-voltage cables guided in the tunnel, the individual pressure generators working continuously in a hydraulic high-pressure accumulator , which supplies the tensioning devices 6 and the piston-cylinder unit 3, 4, the displacement drilling head 1 moving into the ground mass; b) Retraction of the support claws 9 of the tensioning devices 6 acting as control hydraulics and abutments and retraction of the working piston 3 or retraction of the working cylinder pressure housing 4 in the drilling device hollow body 2 Chains self-propelled, series-connected pressure generator units supported on the drill. The working cylinder pressure housing 4 is pulled or pushed into the hollow drill body 2 up to the starting point of the working piston 3 on the displacement drilling head base 8; c) re-tensioning of the displacement drilling system by extending the support claws 9 of the tensioning devices 6 into the open tunnel shaft and re-extending the working cylinder 3 from the piston-cylinder unit 3, 4, which means that the complete work sequence from tensioning in the middle part, Displacement in the front part, retraction of the support claws 9 of the tensioning devices 6 in the middle part and retraction of the working cylinder 3 in the front part with simultaneous tightening of the middle and rear part of the displacement system or by pushing the self-propelled, coupled pressure generator units at the rear end of the displacement drilling system to to retract the Arbeitszylin¬ ders 3 in the working position for renewed displacement thrust.
Bei einem beispielsweise zylindrischen Bohrgerät von 10For example, a cylindrical drill of 10
Metern Durchmesser, dessen Arbeitskolben einen QuerschnittMeters in diameter, whose working piston has a cross section
2 von 50 m aufweist und mit einem Druck von 1300 bar beauf¬ schlagt wird, ergibt sich auf die gesamte Bohrgerätspitze ein Anpressdruck von immer noch über 200 bar. In 100 Metern Tiefe beträgt der Ueberlagerungsdruck der abgelagerten Sediment¬ masse jedoch nur etwa 20 bar, sodass die zum Einsatz kommen¬ den hydraulischen Druckkräfte um das 10-fache höher sind als die an der Bohrkopfspitze entgegestehenden Kräfte. Durch den kegelförmigen Bohrkopf setzen die Druckkräfte des erfindungs- gemässen Verdrängungsbohrgerätes bei den relativ schwachen Scherkräften des alluvialen Gemenges an. Unter dem hohen Druck des Bohrgerätes wird die Porenluft und das Porenwasser ausgetrieben, und die freiwerdenden Hohlräume werden aufge¬ füllt und das Gemenge aus Sand, Geröll, Lehm und Ton wird zu einem kompakten, gesteinsartigen Konglomerat verfestigt, aus dem die Rohrlochwandung aufgebaut wird und wodurch verhindert wird, dass die an der Bohrgerätspitze wirkenden Druckkräfte sich negativ durch Tunnelwand- oder Wassereinbruch im Tunnel¬ bereich hinter dem Bohrgerät bemerkbar machen. Die Stabili¬ sierung der druckverpressten Bohrlochwandung kann noch erhöht werden, indem ein aushärtendes Gleitmittel, wie zum Beispiel Wasserglas, aus dem Bereich des Verdrangungsbohrkopfes 1 in die zu verdrängende Tunnelmasse eingepresst wird. Zur Unterstützung des Vorschubes und Verdrängens kann der Ver¬ drängungsbohrkopf 1 und der Bohrgerät-Hohlkörper 2 mit Vibra¬ tionsbären nach bekannter Art zur hydraulischen Erzeugung von Vibrationen ausgerüstet sein. Solche Vibrationsbären erzeugen einseitig gerichtete Schwingungen. Für die vorliegende Anwen¬ dung sollen die Schwingungen in axialer Richtung des Bohrge¬ rätes wirken. In den sogenannten Erregerzellen des Vibra- tionsbärs drehen sich Unwuchten mit gleicher Geschwindigkeit in entgegengesetzer Richtung. Dadurch erzeugen sie Zentri¬ fugalkräfte, die sich in einer ausgezeichneten Richtung auf¬ addieren, während sie sich in der Normalenrichtung dazu auf¬ heben. Die Unwuchten werden hydraulisch in Rotation versetzt. Die Erregerzellen können im Verdrängungsbohrkopf 1 kegelför¬ mig hintereinander gestaffelt montiert werden. Damit die im Verdrängungsbohrkopf 1 erzeugten Schwingungen die Kolben- Zylinder-Einheit 3,4 des Verdrängungsbohrgerätes, mit welcher die eigentlichen Vortriebskräfte erzeugt werden, nicht schä¬ digt, wird die Kolben-Zylinder-Einheit 3,4 mit dem Verdrän¬ gungsbohrkopf 1 und dem Bohrgerät-Hohlkörper 2 über Schwingungsabsorber verbunden. Die Vibrationsbären haben vor¬ zugsweise einen Frequenzbereich von 0 bis 3'000 U/min. Die hohe Drehzahl stellt sicher, dass die Vibrationsbären immer weit oberhalb der Eigenfrequenz des Bodens arbeiten, welcher ca. 800 bis 1*200 Schwingungen pro Minute beträgt. Der hydraulische Antrieb erlaubt eine stufenlose Regelbarkeit der Schwingungfrequenz und dadurch eine Anpassung an die unter¬ schiedlichsten Böden, wodurch die jeweiligen Haltekräfte zwi¬ schen Boden und Verdrängungskörper gezielt reduziert und das Abreissen des elastischen Verbundes bei bindigen Böden ver¬ bessert wird. Die erzeugten Vibrationen bewirken ganz all¬ gemein gewissermassen eine "Verflüssigung" des Bodens um den Verdrangungs-Bohrköpf 1 und den Bohrgerät-Hohlkörper 2. Die Reibung wird damit reduziert und die Druckverpressung erleichtert.2 of 50 m and a pressure of 1300 bar is applied, there is still a contact pressure of over 200 bar on the entire drill tip. At a depth of 100 meters, however, the superimposed pressure of the deposited sediment mass is only about 20 bar, so that the hydraulic pressure forces used are 10 times higher than the forces at the tip of the drill head. Due to the conical drill head, the compressive forces of the displacement drill according to the invention apply to the relatively weak shear forces of the alluvial mixture. Under the high Pressure of the drilling device expels the pore air and the pore water, and the voids that are released are filled up and the mixture of sand, rubble, clay and clay is solidified into a compact, rock-like conglomerate from which the wall of the pipe hole is built up and thereby prevented. that the compressive forces acting on the drill tip have a negative effect on the wall of the tunnel or water in the tunnel area behind the drill. The stabilization of the pressure-pressed borehole wall can be increased further by pressing a hardening lubricant, such as water glass, from the area of the displacement drilling head 1 into the tunnel mass to be displaced. To support the feed and displacement, the displacement drilling head 1 and the drilling device hollow body 2 can be equipped with vibrating bears in a known manner for the hydraulic generation of vibrations. Such vibrating bears generate unidirectional vibrations. For the present application, the vibrations should act in the axial direction of the drilling device. In the so-called excitation cells of the vibration bear, imbalances rotate in the opposite direction at the same speed. As a result, they generate centrifugal forces which add up in an excellent direction, while they cancel each other out in the normal direction. The imbalances are rotated hydraulically. The excitation cells can be mounted in a conical shape in a staggered manner one behind the other in the displacement drill head 1. So that the vibrations generated in the displacement drilling head 1, the piston-cylinder unit 3, 4 of the displacement drilling device, with which the actual driving forces are generated, not damaged, the piston-cylinder unit 3, 4 is connected to the displacement drilling head 1 and the drilling device hollow body 2 via vibration absorbers. The vibrating bears preferably have a frequency range from 0 to 3,000 rpm. The high speed ensures that the vibrating bears always work well above the natural frequency of the floor, which is approximately 800 to 1 * 200 vibrations per minute. The hydraulic drive allows the oscillation frequency to be regulated continuously and thus to be adapted to the most varied of floors, as a result of which the respective holding forces between the floor and the displacement body are reduced in a targeted manner and the tearing off of the elastic bond on cohesive floors is improved. The vibrations generated generally cause, to a certain extent, a "liquefaction" of the soil around the displacement drilling head 1 and the drilling device hollow body 2. The friction is thus reduced and the pressure compression is facilitated.
Ziel des erfindungsgemässen Verdrängungsbohrgerätes ist es, grosskalibrige Tunnel in alluvialen, verdichtungsfähigen Untergründen unter hohen hydraulischen Drucken aufzufahren, wobei gleichzeitig eine feste Tunnelwandung erstellt wird, ohne Abraum fördern zu müssen, und ohne dass an der Oberflä¬ che Aufwölbungen oder Gebäudeschäden entstehen. Ideale Vor¬ aussetzungen dafür sind um 100 m starke alluviale Ablage¬ rungsschichten, wie sie gerade in den bevölkerungsstarken Gebieten der USA, der Sowjetunion, Chinas, Indiens, Australiens, Europas und Südamerikas auftreten. Ausserdem sind die Kontinente, mit Ausnahme weniger Steilküstenab¬ schnitte, rundum mit ausgedehnten Schelfgebieten umgeben.The aim of the displacement drilling device according to the invention is to open large-caliber tunnels in alluvial, compressible substrates under high hydraulic pressures, at the same time creating a solid tunnel wall without having to convey overburden and without bulges or building damage occurring on the surface. The ideal prerequisites for this are 100 m thick alluvial deposits, such as those found in the densely populated areas of the USA, the Soviet Union, China, India, Australia, Europe and South America occur. In addition, with the exception of a few steep cliffs, the continents are completely surrounded by extensive shelf areas.
Durch diese weite Verbreitung alluvialer, verdichtungsfähiger Ablagerungsschichten auf den Kontinenten ergibt sich ein wei¬ tes Anwendungsfeld für das erfindungsgemässe Verdrängungs¬ bohrverfahren und für die kostengünstige Erstellung eines neuartigen Hochgeschwindigkeits-Tunneltransportsystems mit Ueberschallgeschwindigkeit, mit dem zum Beispiel eine Strecke vom Mittelmeer aus Marseille über Bordeaux, Paris, Brüssel, Amsterdam, Berlin, Warschau, Moskau bis zur Krim am Schwarzen Meer, in 2 Stunden zu bewältigen wäre.This widespread use of alluvial, compactable deposit layers on the continents opens up a further field of application for the displacement drilling method according to the invention and for the cost-effective creation of a new high-speed tunnel transport system with supersonic speed, for example with a route from the Mediterranean from Marseille via Bordeaux, Paris, Brussels, Amsterdam, Berlin, Warsaw, Moscow to Crimea on the Black Sea, could be mastered in 2 hours.
Gegenüber den Schmelzbohrverfahren, die mit vergleichbar grossen Bohrlochdurchmessern wie das erfindungsgemässe Ver¬ fahren arbeiten, hat das erfindungsgemässe Verfahren den Vor¬ teil, dass der gesamte Tunnelraum nicht aufgeschmolzen, son¬ dern nur verdrängt zu werden braucht und die für den Auf- schmelzprozess notwendige Hochtemperatur-Technologie sowie Brenngashochdrucktechnik entfällt und lediglich die zur Ver¬ drängung des Tunnelprofils notwendigen hydraulischen Kräfte vor Ort zur Verfügung zu stellen sind. Compared to the melt drilling processes, which work with borehole diameters that are comparable in size to the process according to the invention, the process according to the invention has the advantage that the entire tunnel space does not have to be melted, but only has to be displaced, and the high temperature necessary for the melting process -Technology and fuel gas high-pressure technology are dispensed with and only the hydraulic forces required to displace the tunnel profile have to be made available on site.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Erstellung von Tunnelröhren in alluvialen, verdichtungsfähigen Untergründen, dadurch gekennzeich¬ net, dass ein vorne in eine Spitze auslaufender Verdrängungsbohrkopf (1) mit dem Querschnitt der gewünschten Tunnelform hydraulisch in die entgegenstehende, verdichtungsfähige Untergrundmasse gefahren wird, wodurch die gesamte anstehende Unter¬ grundmasse seitlich verdrängt und verdichtet wird.1. A method for creating tunnel tubes in alluvial, compressible substrates, characterized in that a displacement drilling head (1) with a cross section of the desired tunnel shape that runs into a tip at the front is moved hydraulically into the opposing, compressible substrate mass, as a result of which the entire existing substrate ¬ basic material is laterally displaced and compressed.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungsbohrkopf (1) mittels eingebauter Vibrationsbären in axiale Schwingung versetzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the displacement drilling head (1) is set in axial vibration by means of built-in vibrating bears.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Stabilisierung der druckverpressten Bohrlochwandung aushärtendes Gleitmit¬ tel unter Hochdruck aus dem Bereich des Verdrangungs¬ bohrkopfes (1) in die zu verdrängende Tunnelmasse einge- presst wird.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for stabilizing the pressure-pressed borehole wall hardening lubricant is pressed under high pressure from the area of the displacement drilling head (1) into the tunnel mass to be displaced.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Wasserglas als aushärtendes Gleitmittel aus dem Bereich des Verdrangungsbohrkopfes (1) in die zu verdrängende Tunnelmasse eingepresst wird. 4. The method according to claim 3, characterized in that water glass is pressed as a hardening lubricant from the area of the displacement drilling head (1) into the tunnel mass to be displaced.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Zusammenspiel der hydraulisch betriebenen und gesteuerten Hauptelemente der Verdrängungsbohranlage wie Verdrängungsbohrkopf (1) mit Bohrgeräthohlkörper (2) , Kolben-Zylinder-Einheit (3,4) aus Arbeitszylinder (3) und Arbeitszylinder-Druck¬ gehause (4) , Verspannungseinrichtung und Steuerhydraulik (6) mit Abstützpratzen (9) sowie die in Reihe geschalte¬ ten, nachgeführten Druckerzeuger im kontinuierlich fort¬ schreitenden Verdrangungsprozess folgende Verfahrens¬ schritte von hinten nach vorn durchlaufen werden: a) Erzeugung ausreichender Druckleistung der in Reihe geschalteten, dem Bohrgerät nachgeführten Druckerzeugereinheiten über Elektromotoren und über im Tunnel nachgeführte Starkstormkabel, wobei die Einzeldruckerzeuger kontinuierlich in einem Hydrau- lik-Hochdruckspeicher arbeiten, der die Verspannungseinrichtungen (6) sowie die Kolben- Zylindereinheit (3,4) versorgt, wobei der Verdrän¬ gungsbohrkopf (1) in die Untergrundmasse einfährt; b) Einfahren der Abstützpratzen (9) der als Steuer¬ hydraulik und Widerlager wirkenden Verspannungsein¬ richtungen (6) und Einziehen des Arbeitskolbens (3) beziehungsweise Nachziehen des Arbeitszylinder- Druckgehäuses (4) im Bohrgerät-Hohlkörper (2) bis zum Ansatzpunkt des Arbeitskolbens (3) an der Verdrängungsbohrkopf-Grundfläche (8) durch Unter- Stützung mittels Schubleistung der auf Schienen oder Ketten selbstfahrenden, in Reihe geschalteten Druckerzeugereinheiten auf das Bohrgerät; c) Erneutes Verspannen der Verdrängungsbohranlage durch Ausfahren der Abstützpratzen (9) der Ver¬ spanneinrichtungen und Steuerhydrauik (6) in den aufgefahrenen Tunnelschaft und erneutes Ausfahren des ArbeitsZylinders (3) aus der Kolben-Zylinder- Einheit (3,4) und dadurch Vorschieben des Verdrän- gungs-Bohrkopfes (1) .5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the interaction of the hydraulically operated and controlled main elements of the displacement drilling system such as displacement drilling head (1) with drill hollow body (2), piston-cylinder unit (3, 4) from the working cylinder (3) and Working cylinder pressure housing (4), tensioning device and control hydraulics (6) with support claws (9) and the series-connected, tracked pressure generators in the continuously progressing displacement process, the following process steps are carried out from back to front: a) Generation Adequate pressure output of the pressure generator units connected in series and following the drilling machine via electric motors and via heavy-duty cables guided in the tunnel, the individual pressure generators working continuously in a hydraulic high-pressure accumulator, which supplies the tensioning devices (6) and the piston-cylinder unit (3,4) , the ver retraction drill head (1) moves into the underground mass; b) Retracting the support claws (9) of the tensioning devices (6) acting as control hydraulics and abutments and pulling in the working piston (3) or retightening the working cylinder pressure housing (4) in the drill hollow body (2) up to the starting point of the working piston (3) on the displacement drill base (8) by lower Support by means of thrust of the pressure generator units, which are self-propelled on rails or chains, on the drilling rig; c) Re-tensioning the displacement drilling system by extending the support claws (9) of the bracing devices and control hydraulics (6) in the open tunnel shaft and extending the working cylinder (3) again from the piston-cylinder unit (3, 4) and thereby advancing the Displacement drill head (1).
6. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen in eine Spitze auslaufenden Verdrangungs-Bohrköpf (1) , wel¬ cher über wenigstens eine hydraulische Zylinder-Kolben¬ einheit (3,4) verschiebbar mit einer hydraulischen Ver- spannungseinrichtung (6) mit mehreren, radial aus¬ fahrbahren Abstützpratzen (9) verbunden ist.6. Device for carrying out the method according to any one of the preceding claims, characterized by a displacement boring head (1) which runs into a tip and which can be displaced by means of at least one hydraulic cylinder / piston unit (3, 4) with a hydraulic displacement Clamping device (6) is connected to a plurality of support claws (9) which can be extended radially.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrangungs-Bohrköpf (1) nach seiner Spitze in einen Hohlzyinder ausläuft, der einen Bohrgeräthohlkör¬ per (2) bildet, in dessen Inner der Zylinder (4) der Kolben-Zylinder-Einheit (3,4) als Arbeitszylinder-Druck¬ gehause (4) auf Führungsschienen (5) verschiebbar geführt und gelagert ist, wobei der Arbeitskolben (3) mit seinem Ende fest mit dem Bohrkopf (1) verbunden ist. 7. The device according to claim 6, characterized in that the displacement boring head (1) ends after its tip in a hollow cylinder, which forms a Bohrohlohohlkör¬ per (2), inside the cylinder (4) of the piston-cylinder unit (3, 4) is displaceably guided and supported as a working cylinder pressure housing (4) on guide rails (5), the end of the working piston (3) being firmly connected to the drilling head (1).
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängung-Bohrkopf (1) nach seiner Spitze in einen Hohlzylinder ausläuft, der direkt das Arbeits¬ zylinder-Druckgehause bildet, wobei der darin gelagerte Arbeitskolben fest mit den nachgeschalteten Verspan¬ nungseinrichtungen verbunden ist.8. The device according to claim 6, characterized in that the displacement drill head (1) ends after its tip in a hollow cylinder which directly forms the working cylinder pressure housing, the working piston mounted therein being firmly connected to the downstream tensioning devices .
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Innern des Verdrangungsbohr¬ kopfes (1) Vibrationsbären montiert sind, mittels derer der Verdrängungsbohrkopf (1) in eine axiale Schwingungen versetzbar ist.9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that in the interior of the Verdrangungsbohr¬ head (1) vibrating bears are mounted, by means of which the displacement drilling head (1) can be set in an axial vibration.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Verspannungseinrichtung (6) mehrere, individuell hydraulisch radial ausfahrbare Abstützpratzen (9) aufweist und derart als Steuerhydrau¬ lik zu wirken bestimmt ist. 10. Device according to one of claims 6 to 9, characterized in that each bracing device (6) has several, individually hydraulically radially extendable support claws (9) and is intended to act as a control hydraulic.
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