DE2805362A1

DE2805362A1 - Vorrichtung zum tunnelbau, insbesondere fuer standfeste und inhomogene bodenverhaeltnisse

Info

Publication number: DE2805362A1
Application number: DE19782805362
Authority: DE
Inventors: Vilmos Dipl Ing Goldfahrt; Gabor Dipl Ing Gozon; Istvan Dipl Ing Tari
Original assignee: UT VASUTTERVEZOE VALLALAT
Current assignee: UT VASUTTERVEZOE VALLALAT
Priority date: 1977-03-25
Filing date: 1978-02-09
Publication date: 1978-10-05
Also published as: DE2805362B2; PL113949B1; PL205452A1; YU44378A; HU174578B

Description

VORRICHTUNG ZUM TUNNELBAU, INSBESONDERE FÜR STANDFESTE
UND INHOMOGENE BODENVERHALTNISSE Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Tunnelbau, insbesondere für stand feste und inhomogene Bodenverhältnisse, die mit einer» mit Schildmantel begrenzten und auf die schon fertige Tunnelwandung gestützt vorwärtebewegbaren Schildvorrichtung versehen ist.
Wie bekannt, wurden zum Tunnelbau, den verschiedenen geologischen Verhältnissen entsprechend, verschiedene Technologien ausgearbeitet. Für Verehrsstraßen, Eisen- bahn1 öffentliche Werke und Wasserspeicher stehen schon Tunnelbaumethoden für homogene Gesteine von verschiedener Festigkeit» auf entsprechendem technischen Niveau zur Verfügung.
Sowohl die Technologie als auch die Vorrichtungen des Tunnelbaus für homogene baufeste Boden können als gelöst betrachtet werden.
Das Problem tritt aber beim Tunnelbau unter unbaufesten Bodenverhältnissen auf. Hier sind die Tunnelbauvorrichtungen mit teils oder völlig geschlossenen Schildoberflächen am verbreitesten. Bei diesen Vorrichtungen wird der Ausbau mit den an der Stirnseite der Vorrichtung angeordne-ten Schneid- und Reibwerl<zeugen durch Drehbewegung ausgeführt, wobei die Stirnseite mit der nötigen Stützkraft gedrückt wird0 Nachteil dieser Methode bzw.
dieser Vorrichtung besteht darin, daß der mit Drehbewegung durchgeführte Tiefbau auf die Vorrichtung ein bedeutendes Drehmoment ausübt, das den Schildkörper in gegengesetzter Richtung zu verdrehen bestrebt ist, und muß daher während des Betriebes kontinuierlich oder periodisch korrigiert werden. Dieses Korrigieren erschwert wiederum die Steuerung des Schildes. Diesen Nachteil bestrebt diejenige Vorrichtung zu beseitigen, wo die an die Stirnfläche gedrOckten, in Sternform angeordneten, spezial einstellbaren Schneidkanten und Stützplatten - mit je ein Viertel Umdrehung - abwechselnd in beide Richtungen bewegt werden.
Die mit einer geschlossenen Stirnoberfläche åusgebildeten Bohrschilde haben den Nachteil, daß während der Arbeit ein oben abkommender Bruch nicht kontrollierbar ist und sich sehr oft unerwünschte Hohlräume über dem anzufertigenden Tunnelprofil bilden» was wiederum zu problematischen Setzungen an der Oberfläche führte Bedeutende Schwierigl<eiten ergeben sich weiterilir bei den trümmeligen, vernaßten, nicht wasserdichten, flüssigen, bröckeligen, Schlamm-gemischten Schichten, oder bei dem aus deren Mischung mit Steinschichten von verschiedener Härte bestehenden, nicht homogenen Boden.
Für die verschiedenen Bodenverhältnisse wurden bereits speziale Tunnelbauvorrichtungen ausgearbeitet, deren gemeinsamer Nachteil aber darin besteht, daß das Vorwärtskommen immer von den ungünstigsten Bodenverhältniseen bedingt ist. Gelangt aber eine solche Vorrichtung zum stabilen Boden1 so erweist sie sich unwirtschaftlich.
Es sind ferner Vorrichtungen bekannt die sich den verschiedenen Bodenverhältnissen anpassen können, auch diese Vorrichtungen müssen aber bei einem Uebergang von einem zu anderen Bodentype abgestellt und sogar unter schweren Umständen ummontiert werden. Demzufolge sind auch diese Vorrichtungen wegen der schwierigen und arbeitsaufwändigen Ummontierung nicht wirtschaftlich.
Zweck der Erfindung ist die Beseitigung der erwähnten Nachteile und die Ausbildung einer Tunnelbauvorrichtung, mit der sowohl bei standfesten, als auch bei inhomogenen Bodenverhältnissen wirtschaftlich gearbeitet werden kann.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Bodenverhältnisse einer geplanten Tunnelstrecke schon bei Beginn des Bauens bekannt sind, die ungünstigsten Bodenverhältnisse lokalisiert werden können, und die anzuwendenden Methoden schon im voraus auswählbar sind. Wie z.B. eine Bodenbefestigung von oben, Anwendung von Ueberdruck usw. Bei inhomogenen Bodenstrecken können jedoch trotz dem sorgfältigsten, vorhergehenden bodenmechanischen Aufschluß z.B. im Falle eines Dtirchdringens von Drockcnverwerfunyen, uner-wartsto Situationen wie z.R.
Wasser- und Schlammeinbruch auAlrften, zu deren Beseitigung rascher Eingriff (mit Uberdruck kombinierte Hantierung) nötig ist.
Bei der Ausarbeitung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurde vorausgesetzt, daß die Betriebsstrecke zumeist durch standfeste Bodenstrecken verläuft, entlang des anzufertigenden Tunnels können aber auch ungünstige, von den Erwähnten abweichende Verhältnisse auftreten.
Die Erfindung ist eine Vorrichtung zum Tunnelbau, insbesondere für standfeste und inhomogene Bodenverhältnisse,die mit einer mit Schildmantel begrenzten und auf die schon fertige Tunnelwandung gestützt vorwärtsbewegbaren Schildvorrichtung versehen ist. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß zum Stirnteil - aber noch im Schildmantel - um eine mit der Schildvorrichtung gleichachsiger Achse drehbar befestigter, mit Arbeitszylinder versehener, mehrgelenkiger Hebelmechanismus ein zum Ende des Hebelme-> chanismus befestigtes und durch den Hebelmechanismus im ganzen Tunnelquerschnitt bewegbares Abbauwerkzeug, und in dem Schildmantel angeordnete durch Hydraulikzylinder bewegbare Balken und zu den Enden der Balken gelenkig gekoppelte und durch Arbeitszylinder in Radialrichtung bewegbare Stirnstützorgane vorhanden sind, ferner daß ein in Längsrichtung in der Schildvorrichtung geführtes, die in die Schildvorrichtung eingefahrenen Wandelemente erfassendes stützendes und auf die gewünschte Wandstelle lieferndes Erektor vorhanden ist.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vollführt das Abbaugerät den Abbau unter dem Schutz des vorderen Schildteiles. Bei Durchbohrung von schütteligen, inhomogenen Bodenstrecken wird die Unterstützung des Bodens durch die separat oder auch gemeinsam betatigbaren Stirnstützorgane gesichert Die Zusammenstellung de@ Tunnelbandung bzw. das Einheben und Montieren de@ vorgelertigen Gußeisen-oder Eisenbeton-Schalenelemente geschieht durch Erektorkonstruktion unter dem Schutz der hinteren Schildmantelstrecke.
Um die Vorrichtung den verschiedensten Bodenverhältnissen anzupassen, weist die Vorrichtung ein am Abbaugerät zurn Hebelmechanismus befestigtes Abbaugewinnwerkzeug aut Bei festem Boden wie z.B. Schiefergestein, ist das Gewinnungswerkzeug nötig, wogegen bei nicht standfesten Boden iss die Injektierung vonnöten. Somit konnte die Vorrichtung mit den erwähnten zwei Ergänzungsgeräten - welche übrigens Leicht aiif den Hebelmechanismus montierbar sind, für verschiedene Bodenverhältnisse vüllig universal gemacht werden' fltirch den Hebelmechanismus sind sowohl das Gewinnungswerkzeug als auch das Injektierwerkzeug im vollen Tunnelquerschnitt bewegbar und anwendbsr.
Die Erfindung wird anhand der Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 den Längsschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Strecke des schon fertigen Tunnels und der mechanischen Einrichtungen, wobei letztere nicht den Gegenstand der Erfindung bilden Fig. 2 ist die Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Fig. 3 ist der Schnitt nach A-A der Fig. 1.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit einem Kreisprofil autweisenden, zylinderförmigen Schildmantel a begrenzt. In diesem Schildmantel 1 bzw. unter dessen Schutz sind die weiteren Vorrichtungsteile angeordnet.
Das vordere Ende des Schildmantels 1 ist als Schnittkante 25 asugebildet. Eine Sektion des Schildmantels ist inwärtig von rundlaufenden und longitudinalen Rippen 3 versteift. In den Längsräumen, die von den Rippen 3 und dem Schildmantel 1 begrenzt sind, sind Druckpressen 4 eingebaut. Die Enden c?6 der Kolbenstangen der hydraulischen Druckpressen 4 sind gelenkig ausgebildet und stützen sich auf den lastverteilenden Druckring 5, Bei der Vorwärtsbewegung der Schildkonstruktion ist der Druckring 5 auf die bereits fertiggebaute Tunnelwand an der Stirnseite gestützt Von den konzentrisch angeordneten Druckpressen 4 sind einige durch Kugelgelenk mit dem Druckring 5 verbunden. Auf diese Weise ziehen sie den Druckring beim Einziehen der Kolbenstange nach sich. Der hintere Teil des Schildmantels ist die sog. Schwanzplatte G unter deren Deckung die Anfertigung der- Tunnelwandung geschieht und die Schwanzplatte 6 sich auf die bereits fertige Wandung streckt- Eine Verbindung zwischen der erbauten Tunnelstrecke und dem Schildmantel 1 ist durch die an der hinteren Kante der Schwanzplatte 6 angebrachte ringförmige Dichtungskonstruktion 8 gesichert.
Die Schildkonst ruktion wird von den erwähnten Druckpressen 4 durch Druckring 5 mit solcher Kraft auf die angefertigte Wandung gepreßt, daß die Schneidkante 25 einem Locher ähnlich in den Boden eindringt. Dieser, den gegebenen Bodenstreckenverhältnissen angepaßt durchgeführte Vorgang ermöglicht, daß der Abbau besonders bei sturzgefährdeten Boden, innerhalb des Schildkörpers, d.h. im Schutzraum durchgetührt werden kann.
Die als steifer Ring ausgebildete Strecke des Schildkörpers ist mit dem, in der Nähe der waagerechten Halbierebene angeo rdne t, en schachtelart ig ausgebildeten Podium verbunden. Zum vorderen Teil dieses Podiums ist mit Hilfe eines Motors, ein umlaufend mehrgelenkiger Hebelmechanismus 10 angeschlossen.
Das von der Stirnoberfläche gewonnene abgebaute Material häuft sich gravitationsgemäß unten, in der Nähe der Schildstirnfläche auf. Zwecks Aufsammeln und Wegschaffen dieses Materials, dient das innerhalb des Schildes sich in der senkrechten Symmetrieebene nach vorne neigende Krazband 13. Dieses Krazband 13 schließt sich der im fertigen Tunnel befindlichen Förderkonstruktion 30 an und übergibt die Ausbeute.
Falls die erfindungsgemäße Vorrichtung in standfestem Boden arbeitet, so wird der Abbau durch die Schneidkante und durch die am Hebelmechanismus 10 befestigten Werkzeuge durchgeführt. Eine Unterstützung des Bodens ist an der Stirnseite überflüssig.
Um zu sichern, daß die Vorrichtung auch bei unstabilen, brüchigen Bodenstrecken einwandfrei arbeiten soll, ist sie mit einer entsprechenden Stützeinrichtung versehen.
Diese Stützeinrichtung besteht aus einem durch den Hydraulikzylinder 17 bewegbaren Balken 13 und aus den zu den Enden der Balken 13 gelenkig gekoppelten Stirnstützorgane 14. Die Stirnstützorgane 14 können durch die Arbeitszylinder 20 in Radialrichtung geöffnet werden. Nach Bedarf werden die Stirnstützorgane 14 in einer gewissen Dichtheit angebracht, unterstützen in geöffnetem Zustand den Boden an der Stirnseite verhindern dadurch den unerwünschen Bodeneinbruch. Durch die Arbeitszylinder 20 sind die Stirnstützorgane 14 völlig rückklppbar, wodurch die ganze Stirnoberfläche frei und bearbeitbar ist.
Zum Einbefördern der einzubauenden Wandungeelemen te 27' dient der Rollentransporteur 31.
Zum Angreifen der Wandungselemente 27 und zum deren Befördern an die gewünschte Stelle, dient Erektrokonstruktion 18. Die Erektrokonstruktion 18 ist umdrehbar mittels Tragorgan 32, so daß das Tragorgan 32 ringförmig ausgebildet und mit Verzahnung versehen ist, wobei letztere in den Führungsraden 33 gelagert und durch Zahnrad 39 drehbar ist. Der Erektor 18 verfügt über einen, in die Injektieröffnung des Wandungselementes 27 einschiebbare Zapfen 34. Die durch Zapfen 34 und Zylinder 36 bewegbaren Stützen 37 ermöglichen das Aufheben und Verdrehen des Wandungselementes in gewünschter Richtung.
Das Einziehen bzw. Ausdrücken des Wandungselementes bzw. Erektors wird durch die Hydraulikzylinder 38 durchgeführt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, durchführt der Erektor das Angreifen, Aufheben und Tragen der Wandungselemente unter dem Schutz der Schwanzplatte 6. Der Erektor und das Krazband 12 sind ungestört voneinander angeordnet. Im Vergleich mit dem Schild ist der Erektor vor-und rückbewegbar.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Vorrichtung zum Tunnelbau insbesondere für standfeste und inhomogene Bodenverhältnisse die mit Schildmantel begrenzter und aut die schon fertige Tunnelwandung gestützt vorwärtsbewegbarer Schildvorrichtung versehen ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein zum Stirnteil der Schildvorrichtung aber noch im Schildmantel, um eine mit der Schildvorrichtung gleichachsiger Achse drehbar befestigter mit Arbeitszylinder 28 versehener, mehrgelenkiger Hohelmechanismus 10, ein zum Ende des Hebelmechanismus 10 befestigtes und durch den Hebelmechani.smus 10 im ganzen Tunnelque rschnit t bewegbares Ahbauwerkzeug 11, und in dem Schildmantel 1 angeordnete, durch Hydraulikzylinder 17 bewegbare Balken 13 und zu den Enden der Balken 13 gelenl<ig gekoppelte und durch Arbeitsylinder 20 in Radialrichtung bewegbare Stirnstütz organen 14 vorhanden sind ferner daß ein in Längsrichtung in der Schildvorrichtung geführtes2 die in die Schildvorrichtung eingefahrenen Wandelemente 27 erfassendes stützendes und auf die gewünschte Wandstelle lieferndes Erektor '18 vorhanden ist.
2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zum Hebelmechanismus 10 ein Gewinnungswerkzeug 23 und/oder Injektorwerkzeug 24 zugeordnet sind die zum Hebelmechanismus bei dem Abbauwerkzeug 11 befestigbar sind.
3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Erektor 18 mit einem einzigen in die für Injektion dienenden Hohlen der Wandelemente 27 greifenden Hebezapfen 34 versehen ist.