DE2309858B2

DE2309858B2 - Vortriebsschild zum auffahren von tunnels und zum aufbau einer tunnelauskleidung

Info

Publication number: DE2309858B2
Application number: DE19732309858
Authority: DE
Inventors: Rupert John Sidney Groydon Surrey Mcbean (Grossbritannien)
Original assignee: Kinnear Moddie Concrete Ltd
Current assignee: Kinnear Moddie Concrete Ltd
Priority date: 1972-03-02
Filing date: 1973-02-28
Publication date: 1977-11-10
Also published as: GB1408641A; JPS48100932A; DE2309858C3; FR2174276A1; DE2309858A1; JPS5031374B2; US3850000A

Description

zwischen den Segmenten und dem Schild vorgesehen ist. Durch das glatte Anliegen der Flächen kann Erdreich, insbesondere dann zwischen den Schild und die Ringsegmente eindringen, wenn es sich um losen oder sehr feuchten Etoden handelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tunnelschild zu schaffen, durch den eine schnelle kontinuierliche Voranbewegung erreichbar ist und der jederzeit eine vollkommene Unterstützung und Abdichtung der umgebenden Tunnelwand sicherstellt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der hintere Teil des Schildes eine flache zylindrische Hinterkante zum Eingriff in eine Umfangsausnehmung im vorderen Rand des aus Segmenten neu aufgebauten Ringes aufweist und daß die Schubstangen der Vortriebszylinder je über ein Druckstück auf den vorderen Rand des aus Segmenten neu aufgebauten Ringes einwirken.

Durch den erfindungsgemäßen Vortriebsschild ist es möglich, Segmente, die die Tunnelauskleidung bilden, schraubenlinienförmig um den Tunnel herumzulegen, wobei das Ende der teilweise gebauten Auskleidung mit dem schraubenlinienförmigen Rand des hinteren Teiles des Schildes am freien Ende des Absatzes des zuletzt aufgebauten Segmentes am Ende des Schildes angreift und das nächste aufzubauende Segment in den Schild gesetzt und mit dem freien Ende des zuvor aufgebauten Segmentes verbunden und der hintere Teil des Vortriebsschildes gedreht wird, wobei sich der Vortriebsschild voranbewegt, derart, daß das neu aufgebaute Segment im Angriff an die Fläche des ausgehobenen Tunnels gelangt. Auf diese Weise ist das Einbrechen der Tunnelwand oder das Eindringen von Boden verhindert.

Ausführungsbeispielde des erfindungsgemäßen Vortriebsschildes zum Auffahren von Tunnels und zum Aufbau einer Tunnelauskleidung sind in der Zeichnung dargestellt. In dieser zeigt

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht eines Vortriebsschildes und einer im Aufbau befindlichen Tunnelauskleidung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die teilweise aufgebaute Tunnelauskleidung,

Fig.3 eine Seitenansicht eines Segmentes der Tunnelauskleidung,

F i g. 4 ein Schaubild des Segmentes nach F i g. 3,

F i g. 5 einen die Befestigung zweier Elemente veranschaulichenden Teilschnitt,

Fig. 6 eine zum Teil aufgebrochen dargestellte Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des Vortriebsschildes, so

Fig. 7 eine Seilenansicht des in Fig. ό dargestellten Vortriebsschildes auf den hinteren Teil,

Fig. 8 einen Teilschnitt durch den in Fig. 6 dargestellten Vortriebsschild und

Fig. 9 einen anderen Teilschnitt durch den gleichen Vortriebsschild.

Der Vortriebsschild umfaßt einen nicht drehbaren Vorderteil 10, dessen vorderes, auf das Erdreich einwirkende Ende mit ί I bezeichnet ist. Der hintere Teil

12 des Vortriebsschildes ist drehbar um die Schildachsc <,₀

13 gelagert. Die flache zylindrische Hinterkante 14 des hinteren Teiles 12 bildet ein schraubcnlinienförmigcs rückwärtiges Ende des Vortriebsschildes und endet in einer die Schraubenlinie überbrückenden Stufe 15. Die Schraubenlinie des Randes 14 entspricht der schrauben- ,,.·, linienförmige!!, bei 16 angedeuteten Gestalt der Tunnelauskleidung. Der Innendurchmesser des rückwärtigen Endes nimmt in einem Llbergangsbereich 17 zur Stufe 15 allmählich zu, ist also zur Stufe 15 hin verjüngt ausgebildet.

Über den inneren Umfang des Vortriebsschildes 10 tind, etwa parallel zur Schildachse 13, Vortriebszylinder 38 angeordnet und wirken je über ein Druckstück 40 auf den vorderen Rand dec aus Segmenten 20 neu aufgebauten Ringes der Tunnelauskleidung ein, um den Vortriebsschild 10 voranzubewegen, während dessen hinterer Teil 12 gedreht wird. Das Drehen des hinteren Teiles 12 wird durch einen hydraulischen Druckzylinder 18 bewirkt, der im Bereich 17 innen am hinteren Teil 12 des Vortriebsschildes angeordnet ist, um in Umfangsrichtung auf ein vorher aufgebautes Segment zu drücken.

Die Tunnelauskleidung besteht aus Segmenten 20 (F i g. 3, 4), die schraubenlinienförmig (F i g. 2) aneinandergefügt sind. Jedes Segment ist aus Beton gefertigt und weist zwei im axialen Abstand voneinander angeordnete Löcher auf, durch die Verbindungsstäbe 21 hindurchgeführt sind, um aufeinanderfolgende Segmente 20 miteinander zu verbinden, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Die Löcher, durch die sich die Verbindungsstäbe 21 hindurcherstrecken, sind an den Enden der Segmente abgesetzt. Die Endbereiche der Verbindungsstäbe 21 sind mit Gewinde versehen und durch einen Gewindeanker 23 miteinander verbunden. Das in F i g. 5 links dargestellte Segment 20 ist mit dem zugeordneten Verbindungsstab 21 durch eine Mutter 24 und eine zwischengeschaltete Scheibe 25 verbunden, die sich am Boden des abgesetzten Bereiches abstützt. Auf diese Weise wird dieses Segment 20 gegen das zuvor aufgebaute gezogen. Das in Fig. 5 rechts dargestellte Segment 20 wird in entsprechender V/eise gegen das links dargestellte Segment 20 gezogen werden.

Der Fig. 3 und 4 ist zu entnehmen, daß der äußere periphere Rand jedes Segmentes 20 einen Absatz 26 aufweist. Dieser Absatz 26, der jeweils den vorderen Rand der Tunnelauskleidung bildenden Segmente 20 greift in den hinteren Teil 12 des Vortriebsschildes ein. Der äußere Durchmesser des Vortriebsschildes ist im wesentlichen der gleiche wie auch derjenige der errichteten Tunnelauskleidung. Es ist also kein Hohlraum um die Tunnelauskleidung herum vorgesehen, der mit Zement auszugießen wäre. Beim Auffahren des Tunnels durch den Vortriebsschild wird das um diesen und um die Auskleidung herum befindliche Material ständig vom Vortriebsschild oder der Auskleidung selbst abgestützt.

Beim Auffahren eines Tunnels mit dem Vortriebsschild greift die flache zylindrische Hinterkante 14 ständig in den Absatz 26 um den Umfang des vorderen Endes des neu aufgebauten Ringes aus Segmenten 20 ein. Das freie Ende des letzten Segmentes 20 steht in dem hinteren Teil 12 des Vortriebsschildes über die Stufe 15 vor. Ein neues aufzubauendes Segment 20 wird bis zum freien Ende des letzt aufgebauten Segmentes geführt und mit diesem verbunden, wie F i g. 5 zeigt. Der Vortriebsschild wird durch die Wirkung der Vortriebszylinder 38 gegen den vorderen Rand der bereits aufgebauten Tunnelauskleidung voranbewegt, und gleichzeitig wird der hintere Teil 12 des Vortriebsschildes in Richtung des Pfeiles 27 gedreht, um den hinteren Teil aus dem neu aufgebauten Segment 20 herauszufahren, bis nur das freie Ende des Segmentes in den hinteren Teil 12 hineinragt. Das Maß der Voranbewegung ties Vortriebsschildes iö und die Drehung des hinteren Teiles 12 werden so gesteuert, daß die flache zylindrische Hinterkante 14 des hinteren Teiles 12 des

Vortriebsschildes ständig im Eingriff mit dem Absatz 26 im vorderen Rand der Tunnelauskleidung bleibt.

Der in F i g. 6 bis 9 dargestellte Vortriebsschild ist im wesentlichen gleich dem vorbeschriebenen, und gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Der Unterschied zwischen beiden besteht in der Anordnung des Antriebes und in der Lagerung des hinteren Teiles 12 des Vortriebsschildes 10. Der hintere Teil 12 ist auf Rollen gelagert, die vom hinteren Ende des vorderen Teiles vorstehen und auf Achsen 31 gelagert sind, die parallel zur Schildachse auf ringförmigen Stegen 32 angeordnet sind. Der hintere Teil 12 des Vortriebsschildes hat zwei im Absland voneinander angeordnete ringförmige Bahnelemente 33, an denen die Rollen angreifen. Jede Rolle 30 weist in der Mitte einen vorstehenden Bereich 34 auf, der zwischen die Bahnelemente greift, so daß der hintere Teil 12 sich nicht axial zum vorderen Teil bewegen kann. Zwischen den Bahnelementen 33 ist durch Bolzen 35 ein Zahnkranz gebildet, mit dem mehrere Ritzel 36 zusammenwirken, die von Hydraulikmotoren 37 angetrieben sind. Die Ritzel 36 und die Motoren 37 sind zwischen den in Gruppen angeordneten Rollen 30 vorgesehen. Zwischen den Rollengruppen sind fernei die Vortriebszylinder 38 angeordnet, deren Schubstangen 39 am vorderen Ende je ein Druckstück 40 trägt, urr auf den vorderen Rand der neu aufgebauten Tunnelauskleidung einwirken zu können und den Vortriebsschilc während der Drehung des hinteren Teiles voranzube wegen.

Wie F i g. 8 zeigt, ist ein Ring 41 am hinteren Ende de: Vortriebsschildvorderteiles vorgesehen, der in gerin-

ίο gern Abstand vom Bahnelement 33 am hinteren Teil Ii des Vortriebsschildes liegt. Der Ring 41 trägt Lippen dichtungen 42 und 43, deren Lippen dichtend arr Bahnelement 33 anliegen, um das Eindringen vor Fremdkörpern zu verhindern. Durch den Ring 41 erstrecken sich mehrere Kanäle 44, um flüssiges Betoni' in den Raum einpressen zu können. Die äußere Lippendichtung 43 ermöglicht den Austritt des Betonits um zur Außenseite des Schildes zu gelangen und dabe Schmutz zwischen den Teilen des Vortriebsschildes zi entfernen und als Schmiermittel für die Außenseite de; Schildes zu dienen. Die innere Lippendichtung 4i verhindert den Eintritt des Betonits in das Innere de; Vortriebsschildes.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch.

Vortriebsschild zum Auffahren von ^r Miels und zum Aufbau einer schraubenlinienförn . π Tunnelauskleidung, der zylindrisch gestaltet ist, einen nicht drehbaren Vorderteil und einen in Umlauf versetzbaren hinteren Teil umfaßt, dessen rückwärtiges Ende schraubenlinienförmig mit einer das Ende der Schraubenlinie überbrückenden Stufe gestaltet ist, die sich parallel zur Schildachse erstreckt, wobei am vorderen Teil des Schildes Antriebsmittel vorgesehen sind, durch die der hintere Teil in der der Stützrichtung der Stufe entgegengesetzten Richtung in Umlauf versetzbar ist, and wobei am vorderen Teil über dessen inneren Umfang verteilt in Abständen achsparallel wirkende Vonriebszylinder angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Teil (12) des Schildes (10) eine flache zylindrische Hinterkante (14) zum Eingriff in eine Umfangsausnehmung (26) im vorderen Rand des aus Segmenten (20) neu aufgebauten Ringes aufweist und daß die Schubzangen (39) der Vonriebszylinder (38) je über ein Druckstück (40) auf den vorderen Rand des aus Segmenten (20) neu aufgebauten Ringes einwirken.

Die Erfindung betrifft einen Vortriebsschild zum Auffahren von Tunnels und zum Aufbau einer schraubenlinienförmigen Tunnelauskleidung, der zylindrisch gestaltet ist, einen nicht drehbaren Vorderteil und einen in Umlauf versetzbaren hinteren Teil umfaßt, dessen rückwärtiges Ende schraubenlinienförmig mit einer das Ende der Schraubenlinie überbrückenden Stufe gestaltet ist, die sich parallel zur Schildachse erstreckt, wobei am vorderen Teil des Schildes Antriebsmittel vorgesehen sind, durch die der hintere Teil in der der Stützrichtung der Stufe entgegengesetzten Richtung in Umlauf versetzbar ist, und wobei am vorderen Teil über dessen inneren Umfang verteilt in Abständen achsparallel wirkende Vortriebszylinder angeordnet sind.

Bei einem bekannten Vortriebsschild dieser Art (DT-AS 17 59 847) umfaßt der vordere Teil des Tunnelschildes einen Aussteifungsring, der einen ersten Satz von hydraulischen Pressen trägt, die zum Vortreiben des Schildes längs des Tunnels dienen. Die Verlängerungsrohre der Vortriebspressen wirken über einen Umfangsträger auf Formteile ein, die in das Streckeninnere vorspringen und eine Schulter als Widerlager für die Umfangsträger bilden. Eine derartige Anordnung ist insofern nachteilig, als in das Streckeninnere vorspringende Formteile die innere glatte Oberfläehe der Tunnelauskleidung unterbrechen und darüber hinaus speziell geformte Segmente erforderlich machen, die an speziellen Stellen der Tunnelauskleidung eingefügt werden müssen, um diese Vorsprünge /u bilden. Zusiit/.lich zu den ersten Vortricbspressen ist ein hü weiterer Sat/, von Druckzylindern bei dem bekannten Vortriebsschild vorgesehen. Diese sind /wischen den vorderen Teil des Schildes und den Aussleifurigsring geschähet und werden /um Festlegen der Ausfahrrichtung betätigt. Alliier diesen beiden Säi/cii von (/, Druckzylindcrn weist der bekannte Tunnelschild einen dritten Sat/, von Druckzylindern auf, der am hinteren, in Umlauf versei/baren Teil aiureordiu-t ist. leder dieser Druckzylinder weist eine Kolbenstange auf, die sich, im ausgefahrenen Zustand, in Längslöcher in den Formteilen hineinerstrecken, um Teile des aus den Formteilen aufgebauten neuen Ringes mit dem hinteren Teil des Schildes in Umlauf zu versetzen. Dies is¹ erforderlich, um nach dem Weiterdrehen des drehbaren Teiles des Tunnelschildes ein neues Formteil einsetzen zu können und die Kolbenstangen in die Längslöcher des Formteiles einbringen zu können, um damit das neue Formteil zusammen mit dem hinteren Teil des Tunnelschildes drehen zu können. Nach mehrmaliger Wiederholung dieses Vorganges ist der gesamte Umfang des hinteren Teiles des Tunnelschildes mit nunmehr einem vollen Schraubengang bildenden Formteilen besetzt. Durch Einfahren der Kolbenstangen wird dann die Verbindung zwischen dem hinteren Teil des Tunnelschildes und allen Formteilen gelöst. Um ein Hereinbrechen dieses neuen Ringes zu verhindern, ist bei dem bekannten Tunnelschild der Stützring erforderlich, da die Formteile mit ihren Stirnseiten zwar sowohl an den benachbarten Formteilen als auch an der Stirnfläche des hinteren Teiles des Schildes anliegen, sich jedoch radial verschieben können. Darüber hinaus weist der bekannte Vortriebsschild einen großen Nachteil auf, da dieser beim Auskleiden eines durch weichen Grund geschaffenen Tunnels unbrauchbar bzw. gefährlich ist. Wird nämlich der hintere Tunnelteil gedreht, um ein in der Tunneldecke liegendes Formstück einsetzen zu können, so kann der weiche Grund durch den entstehenden freien Raum in das Tunnelinnere einbrechen. Schließlich beseitigt die Erfordernis eines Stützringes den Vorteil eines schraubenlinienförmigen Auskleidens des Tunnels, bei dem kontinuierlich Segmente beim Voranbewegen des Schildes eingefügt werden.

Bei einem weiteren bekannten Vortriebsschild (DT-OS 20 14 556) ist eine Verbesserung der Drehführung zwischen dem Vortriebsteil und dem Verlegeteil des vorbeschriebenen Vortriebsschildes vorgesehen worden. Während bei dem vorbeschriebenen Vortriebsschild die Verbindung durch Kolbenstangen von Zylindern bewirkt wurde, die in Längslöcher der Formteile eindringen, dienen hier Längslaschen zusammen mit Bolzen zum Festlegen von Tübbingen. Mit diesem Vortriebsschild werden Tübbingteile verlegt, die zusätzlich mit Beton hinterfüllt werden, es wird also eine Auskleidung geschaffen, die zwei Schichten umfaßt. Dabei dient die zweite Schicht, nämlich die Betonhinterfüllung, als Anlage für die Vortriebspressen. Beton hat bekanntlich eine längere Aushärtzeit, so daß daher vor dem Aushärten der Betonhinterfüllung kein Vortrieb erfolgen kann.

Bei einem weiteren bekannten Vortriebsschild (DT-AS 12 29 961) wird der hintere Teil des Schildes in Umlauf versetzt und der Schild als Ganzes durch radial wirkende Zylinder voranbewegt, die auf das umfangsseilige Ende eines neu eingefügten Segmentes einwirken Bei einer derartigen Anordnung sind erhebliche Kräfte erforderlieh, um den Schild durch den Boden zu treiben Diese Kräfte müßten darüber hinaus über den relativ schmalen Umfangsrand eines Formteils auf die Tunnelauskleidung übertragen werden, ohne daß die Kante de; Formteils Beschädigungen erleidet. Aus diesem Grunde ist dieser bekannte Vortriebsschild nachteilig. Eir weiterer Nachici! besteh; darin, daß die neu angefügter Formteile oder Segmente an einem am Schraubenlinien förmigen Rand des hinteren Teiles des Schilde; ausgebildeten Ring anliegen, wobei kein Oberlappci