Schildkonstruktion zur Herstellung von Stollen im Locker gestein Die Erfindung bezieht sich auf die konstruktive Ausrüstung eines Schildes zum Vortrieb von Stollen im Lockergestein nach den an sich bekannten Schild bauweisen, welche es erlaubt, die Vortriebsrichtung des Schildes in einem beliebigen räumlichen Sinne zu lenken.
Stollenbauten haben ganz allgemein entlang einer vorbestimmten, möglicherweise von der Geraden ab weichenden Achse zu erfolgen. Bei der Ausführung von Stollen im Lockergestein nach der Schildbauweise kann es daher notwendig sein, die Vortriebsrichtung des Schildes zu verändern. Diese Notwendigkeit kann auch bei einer vorgeschriebenen geraden Stollenachse auftreten, da insbesondere bei geringer überdeckung des Schildes durch ungleiche Widerstandsverteilung an der Schneide und/oder am Schildmantel oder/und aus anderen Gründen eine Abweichung der Achse des Schildes gegenüber derjenigen des Stollens sich ergeben kann.
Bei den herkömmlichen starren Schil den muss eine solche Richtungsänderung in der Regel durch eine entsprechend schiefe Ausbildung des eigentlichen Stollengewölbes hinter dem Schild und/ oder einseitiges Arbeiten der Vortriebspressen erzwungen werden. Solche Vorgänge sind mit einer Reihe von Nachteilen verbunden, von denen hier beispielsweise der genannt sei, dass er den Einbau einer Antriebskraft im Schild bedingt, die den Bedarf beim normalen geradlinigen Vortrieb des Schildes weit übersteigt und daher unwirtschaftlich ist.
Die erfindungsgemässe in der Richtung lenkbare Schildkonstruktion ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schild aus mindestens zwei relativ zueinander beweglichen Teilen besteht, deren Achsen wahlweise parallel oder in einem Winkel zueinander verlaufen können, und deren relative Lage in jeder möglichen Stellung durch eine oder mehrere Vorrichtungen starr fixierbar ist.
Nehmen beim Vortrieb die Teile des Schildes eine gegenseitige Lage ein, in welcher die Achsen der Schildteile einen Winkel bilden, ergibt sich durch den Vortrieb infolge des resultierenden Kräftespieles zwi schen Lockergestein und Schild eine Veränderung der Vortriebsrichtung gegenüber der vorherigen. Da durch wird die gewünschte Richtungsänderung in jedem beliebigen räumlichen Sinne möglich, ohne dass das Stollengewölbe hinter dem Schild schief ausgebil det werden müsste, und wobei je nach der Grösse des Winkels zwischen den Achsen die Richtungsänderung kleiner oder grösser gehalten werden kann.
Durch die Blockierung der gegenseitigen Beweg lichkeit der Schildteile in der gewünschten beliebigen räumlichen Lage ist es möglich, auch bei nicht gerad linigem Vortrieb des Schildes die volle zum Vortreiben des Schildes installierte Pressenkraft wirken zu lassen, was sonst nicht ohne weiteres geschehen kann.
Die Blockierung der gegenseitigen Lage der Schildteile in jeder Position kann beispielsweise durch eine Anzahl von hydraulischen Vorrichtungen erfol gen, welche beispielsweise entlang des inneren Schild umfanges verteilt sein können. Diese hydraulischen Vorrichtungen können beispielsweise aus einem Kol ben, welcher mit einer Kolbenstange an einem, und einem Zylinder, welcher am anderen Schildteil zweck entsprechend befestigt ist, bestehen, wobei der Kol ben in dem Zylinder beweglich ist, die Zylinderräume vor und hinter dem Kolben gegen aussen und gegen einander abgedichtet und mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, und wobei endlich die beiden Zylinderräume mit einer versperrbaren, flüssigkeitsgefüllten Verbin dungsleitung verbunden sind.
Ist die Verbindungslei tung geöffnet, kann eine gegenseitige Bewegung der Schildteile stattfinden, indem der Kolben sich im Zylinder bewegt, wobei die Flüssigkeit aus dem sich verkleinernden in den sich vergrössernden Zylinder- raum strömt. Dabei ist gegebenenfalls den durch die Kolbenstange bedingten Volumendifferenzen beider Zylinderräume, beispielsweise durch ein Ausgleichs reservoir, Rechnung zu tragen. Es ist zu diesem Zwecke möglich, durch weitere Verbindungsleitungen mehrere Zylinder mit einem Ausgleichsreservoir zu bedienen. Bei versperrter Verbindungsleitung kann sich der Kolben nicht im Zylinder bewegen, womit die Schildteile in ihrer gegenseitigen Lage fixiert sind.
Die Änderung der gegenseitigen Lage der Schild teile im jeweils gewünschten Sinne wird allgemein bei beweglichem Zustande der Blockiervorrichtungen vorgenommen, im Falle der hydraulischen Vorrich tungen also bei geöffneten Verbindungsleitungen. Sie kann beispielsweise durch zeitweises einseitiges Wir ken der Vortriebspressen und/oder beispielsweise dadurch hervorgerufen werden, dass auf der zweck entsprechenden Seite des (der) Kolbens (s) der hydrau lischen Blockiervorrichtung (gen) ein erhöhter Druck erzeugt wird, was zum Beispiel durch eine oder mehrere in die Verbindungsleitung (gen) eingeschal tete Pumpen geschehen kann. Sobald die gewünschte gegenseitige Lage der Schildteile hergestellt ist, werden die Blockiervorrichtungen unbeweglich gemacht.
Werden zur Korrektur der Vortriebsrichtung des Schildes Veränderungen der gegenseitigen Lage dar Schildteile notwendig, so erfolgen diese dem Erfin dungszweck der Lenkung entsprechend zu beliebiger Zeit, insbesondere in vorteilhafter Weise dann, wenn die Korrektur noch klein ist. Dies bedingt eine<B>Mög-</B> lichkeit zur ständigen Beobachtung der vorhandenen 5egenseitigen Lagen der Achsen der Schildteile und des Stollens.
Dazu können beispielsweise ein oder mehrere Projektionsgeräte dienen, welche am vor deren Schildteil oder/und am bereits ausgeführten Stollengewölbe befestigt sind und einen oder mehrere Lichtstrahlen parallel der Achse des vorderen Schild teiles nach hinten auf eine am Stollengewölbe be festigte oder/und nach vorne parallel der Stollenachse auf eine am vorderen Schildteil befestigte Scheibe werfen, welche zur Ablesung allfälliger Abweichungen mit Markierungen versehen ist.
Zur weiteren Verdeutlichung der erfindungs gemässen konstruktiven Ausrüstung des Schildes dient rein beispielsweise die einzige Figur der beigefügten schematischen Schnittzeichnung.
Der aus dem, in Vortriebsrichtung gesehen, vor deren Teil 12 und hinteren Teil 11 bestehende mehr teilige, hier zweiteilige, Schild, dessen beide Teile gegeneinander beweglich sind, wird durch das Locker gestein 16 durch den Druck von einer oder mehreren Pressen vorgetrieben, von denen hier nur eine 13 schematisch dargestellt ist, und welche beispielsweise entlang des inneren Schildumfanges in regelmässigen oder unregelmässigen Abständen verteilt sind. Die Gegenkraft wird zum Beispiel über einen Druckring 14 auf das Stollengewölbe 15 übertragen.
Die Achse 17 des vorderen Schildteiles 12 kann mit der Achse 18 des hinteren Schildteiles 11 einen Winkel in jedem beliebigen räumlichen Sinne bilden. Die gegenseitige Lage der beiden Schildteile und des Stollengewölbes 15 kann jederzeit mit Hilfe von einem oder mehreren Projektionsapparaten, die hier nicht dargestellt sind, erkannt werden.
Die relativ zueinander beweglichen Schildteile 1.1 und 12 sind durch eine oder mehrere, beispielsweise in regelmässigen oder unregelmässigen Abständen entlang des inneren Schildumfanges verteilte Vorrich tungen verbunden, von denen hier nur eine dargestellt ist (20 bis 24), welche innert der durch ihre Ab messungen gegebenen Grenzen jede relative Lage der Schildteile 11 und 12 zulassen und in dieser so unbeweglich gemacht werden können, dass die ge wünschte und hergestellte gegenseitige Lage der Schildteile unverändert bleibt. Diese Vorrichtungen sind in der Regel während des Vortriebes unbeweglich und ziehen den hinteren Teil 11 des Schildes nach.
Eine solche Vorrichtung kann beispielsweise, und wie in der Zeichnung schematisch dargestellt, aus einem flüssigkeitsgefüllten Zylinder 22 bestehen, wel cher beispielsweise am einen Schildteil 12 zweckent sprechend befestigt ist, und in welchem beispielsweise ein am Schildteil 11 zweckentsprechend fixierter Kol ben mit Kolbenstange 21 beweglich ist, solange das Absperrventil 20 in der flüssigkeitsgefüllten Verbin dungsleitung 23 geöffnet ist, wobei beispielsweise ein Ausgleichsreservoir 24 die dabei infolge der Kolben stange entstehenden Volumendifferenzen vor und hinter dem Kolben ausgleicht.
Wird das Absperr ventil 20 geschlossen, kann keine Flüssigkeit mehr aus den beiden Zylinderräumen wegströmen, bezie hungsweise hineinströmen, beziehungsweise dem Kol ben entlang von dem einen in den anderen Zylinder raum strömen, da Kolben und Kolbenstange ab gedichtet sind. Damit ist infolge des inkompressiblen Charakters der Flüssigkeit die Vorrichtung unbewei.,#- lich gemacht und fixiert die Schildteile in ihrer relati ven Lage.
Die relative Lage der Schildteile 11 und 12 kann bei beweglicher Verbindungsvorrichtung beispiels weise durch zeitweiliges einseitiges Wirken der Vor triebspressen 13 und/oder dadurch verändert werden, dass in die Verbindungsleitung 23 zwischen den bei den Zylinderräumen eine hier nicht dargestellte Pumpe geschaltet wird, welche den Kolben und Kol benstange 21 im Zylinder 22 durch Schaffung einer Druckdifferenz vor und hinter dem Kolben bewegt. Eine solche Pumpe kann auch beispielsweise durch weitere, hier nicht dargestellte Verbindungsleitungen und Ventile mehrere Zylinder gleichzeitig bedienen.
Shield construction for the production of tunnels in loose rock The invention relates to the structural equipment of a shield for driving tunnels in loose rock according to the known shield construction, which allows the direction of advance of the shield to be steered in any spatial sense.
Tunnel constructions generally have to be carried out along a predetermined axis, possibly deviating from the straight line. When constructing tunnels in loose rock using the shield construction method, it may therefore be necessary to change the direction of advance of the shield. This necessity can also arise with a prescribed straight tunnel axis, since, in particular with little overlap of the shield due to uneven distribution of resistance on the cutting edge and / or on the shield jacket and / or for other reasons, the axis of the shield can deviate from that of the cleat.
With conventional rigid shields, such a change in direction must usually be enforced by a correspondingly inclined formation of the actual tunnel vault behind the shield and / or one-sided operation of the jacking jacks. Such processes are associated with a number of disadvantages, one of which should be mentioned here, for example, that it requires the installation of a drive force in the shield which far exceeds the requirement for normal straight-line propulsion of the shield and is therefore uneconomical.
The shield construction according to the invention which can be steered in the direction is characterized in that the shield consists of at least two relatively movable parts, whose axes can optionally run parallel or at an angle to each other, and their relative position can be rigidly fixed in any possible position by one or more devices is.
Take when propelling the parts of the shield a mutual position in which the axes of the shield parts form an angle, results from the propulsion as a result of the resulting play between loose rock and shield rule a change in the direction of propulsion compared to the previous one. Since the desired change in direction is possible in any spatial sense, without the tunnel vault behind the shield would have to be ausgebil det crooked, and depending on the size of the angle between the axes, the change in direction can be kept smaller or larger.
By blocking the mutual mobility of the shield parts in any desired spatial position, it is possible to let the full press force installed to advance the shield act, even if the shield is not straight forward, which otherwise cannot easily happen.
The mutual position of the shield parts can be blocked in any position, for example, by a number of hydraulic devices which can be distributed, for example, along the inner shield circumference. These hydraulic devices can, for example, consist of a Kol ben with a piston rod on one, and a cylinder which is appropriately attached to the other shield part, the Kol ben being movable in the cylinder, the cylinder spaces in front of and behind the piston the outside and against each other are sealed and filled with a liquid, and finally the two cylinder spaces are connected with a lockable, liquid-filled connec tion line.
If the connection line is open, the shield parts can move in relation to one another, in that the piston moves in the cylinder, the liquid flowing from the decreasing to the increasing cylinder space. In this case, the volume differences between the two cylinder chambers caused by the piston rod, for example through a compensating reservoir, must be taken into account. For this purpose, it is possible to use additional connecting lines to serve several cylinders with a compensation reservoir. When the connecting line is blocked, the piston cannot move in the cylinder, which means that the shield parts are fixed in their mutual position.
The change in the mutual position of the shield parts in the desired sense is generally made when the locking devices are in a movable state, in the case of the hydraulic devices, that is, with the connecting lines open. It can be caused, for example, by temporarily unilateral action of the jacking presses and / or, for example, by the fact that an increased pressure is generated on the appropriate side of the piston (s) of the hydraulic locking device (s), which is for example caused by a or several pumps switched on in the connection line (s) can occur. As soon as the desired mutual position of the shield parts has been established, the blocking devices are made immobile.
If changes in the mutual position of the shield parts are necessary to correct the direction of advance of the shield, these take place in accordance with the inven tion purpose of the steering at any time, particularly advantageously when the correction is still small. This requires an <B> possibility </B> to constantly observe the existing mutual positions of the axes of the shield parts and the cleat.
For this purpose, for example, one or more projection devices can be used, which are attached to the front of their shield part and / or the already executed tunnel vault and one or more light beams parallel to the axis of the front shield part to the rear on one of the tunnel vaults and / and parallel to the front Throw the cleat axle onto a disc attached to the front part of the shield, which is marked with markings to read off any deviations.
To further illustrate the fiction, according to the structural equipment of the shield, the only figure of the attached schematic sectional drawing serves purely for example.
The from which, seen in the direction of advance, in front of the part 12 and rear part 11 existing more-part, here two-part, shield, the two parts of which are movable against each other, is driven by the loose rock 16 by the pressure of one or more presses, of which here only one 13 is shown schematically, and which are distributed, for example, along the inner circumference of the shield at regular or irregular intervals. The counterforce is transmitted to the tunnel vault 15 via a pressure ring 14, for example.
The axis 17 of the front shield part 12 can form an angle with the axis 18 of the rear shield part 11 in any spatial sense. The mutual position of the two shield parts and of the tunnel vault 15 can be recognized at any time with the aid of one or more projection apparatus, which are not shown here.
The relatively movable shield parts 1.1 and 12 are connected by one or more, for example at regular or irregular intervals along the inner circumference of the shield Vorrich devices, of which only one is shown here (20 to 24), which are within the given by their dimensions Limits allow any relative position of the shield parts 11 and 12 and can be made immobile in this so that the ge desired and established mutual position of the shield parts remains unchanged. These devices are usually immobile during the advance and pull the rear part 11 of the shield.
Such a device can for example, and as shown schematically in the drawing, consist of a liquid-filled cylinder 22, wel cher, for example, is appropriately attached to a shield part 12, and in which, for example, a suitably fixed on the shield part 11 Kol ben with piston rod 21 is movable , as long as the shut-off valve 20 in the liquid-filled connec tion line 23 is open, for example, a compensation reservoir 24 compensates for the resulting volume differences in front of and behind the piston rod as a result of the piston.
If the shut-off valve 20 is closed, no more liquid can flow away from the two cylinder chambers, respectively flow in, or flow along the piston from one cylinder to the other cylinder space, since the piston and piston rod are sealed off. As a result of the incompressible character of the liquid, the device is immovable, made and fixes the shield parts in their relative position.
The relative position of the shield parts 11 and 12 can be changed with a movable connecting device, for example, by temporary unilateral action of the power jacks 13 and / or by switching a pump, not shown here, into the connecting line 23 between the cylinder chambers, which the piston and Kol rod 21 in the cylinder 22 by creating a pressure difference in front of and behind the piston. Such a pump can also serve several cylinders at the same time, for example through further connecting lines and valves not shown here.