DE2622202C2 - Verfahren und Einrichtung zum Auffahren eines tiefen Grabens im Messerschildverfahren, insbesondere für die Errichtung von Tunnelbauwerken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Auffahren eines tiefen Grabens im Messerschildverfahren, insbesondere für die Errichtung von Tunnelbauwerken.

Es ist bekannt, Gräben für die Rohrverlegung unter Verwendung von Verbauschilden aufzufahren, deren die Grabenwände sichernde Vortriebsmesser an einem gemeinsamen Stützrahmen abgestützt und mittels hydraulischer Pressen einzeln oder gruppenweise vorpreßbar sind.

Ferner ist es bekannt, Tunnelbauwerke in offener Baugrube unter Anwendung der sogenannter. Schlitzbauweise herzustellen, bei der zur Erreichung der Tunnelwände mit Hilfe des Messervortriebsverfahren schmale Bedenschütze ausgehoben werden, die anschließend mit Beton ausgegossen werden (DE-AS 31 61 392).

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, mit dem bzw. mit der sich tiefe Gräben, insbesondere für die Errichtung von Tunnelbauwerken, mit hoiisr Vortriebsleistung und bei möglichst kurzer Baugrube wirtschaftlich herstellen lassen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der Graben in mehreren Etagen mit abgesetzter Ortsbrust aufgefahren wird und die Sicherung des Grabens in jeder Etage durch einen Verbauschild erfolgt, wobei der Verbauschild der oberen Etage auf dem Verbauschiid der unteren Etage abgestützt und dem Vortrieb entsprechend vorbewegt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren bedient sich also des für das Auffahren von Gräben an sich bekannten Messervortriebsverfahrens, wobei dieses aber so durchgeführt wird, daß der Graben in meveren, im allgemeinen zwei Etagen mit abgesetzter Ortsbrust vorgetrieben wird, wobei die Sicherung des Grabens mittels übereinanderfahrender Verbauschilde erfolgt. Die Aufteilung der Ortsbrust in mehrere in Vortriebsrichtung versetzte Arbeitsstöße macht es möglich, die Ortsbrust gleichzeitig an mehreren Stellen anzugreifen und abzubauen, wodurch sich bei Vermeidung unerwünscht großer Stoßhöhen hohe Vortriebsleistungen erzielen lassen. Dabei kann der Graben auf dem gesamten Querschnitt des Tunnelbauwerks gleichzeitig aufgefahren werden. Dies bietet die Möglichkeit, vorgefertigte Tunnelauskleidungselemente, wie insbesondere Rohrschüsse mit großen Durchmessern, von oben in den Graben abzusenken. Unmittelbar nach dem Einbringen der Auskleidung bzw. der Rohrschüsse kann der Graben wieder mit dem Bodenaushub verfüllt werden, so daß sich auch verhältnismäßig kurze Baugrubenlängen erreichen lassen.

Für die Durchführung des Verfahrens wird eine Messerschild-Einrichtung eingesetzt, die erfindungsgemäß aus übereinander angeordneten Verbauschilden besteht, von denen der obere Verbauschild auf dem unteren Verbauschild vorbewegbar abgestützt ist und eine Verbaulänge aufweist, die erheblich größer ist als die Verbaulänge des unteren Verbauschildes. Um trotz der großen Tiefe des Grabens eine möglichst kurze Baugrube zu erhalten, wird der untere Verbauschild zweckmäßig so kurz bemessen, daß zwischen Arbeitsstoß und

Verfüllungibereich gerade noch genügend Arbeitsraum für den Grabenvortrieb und für das Einbringen der Auskleidung bzw. der Rohrabschnitte verbleibt Der untere Verbauschild weist dabei zweckmäßig von dem Arbeitsstoß bis etwa in den rückwärtigen Verfüllungsbereich durchgehende Vortriebsmesser mit einem diese abstützenden Stützrahmen auf, der als Traggestell für die Abstützung des oberen Verbauschiides ausgebildet ist

Der oberen Verbauschild erhält aufgrund ties vorgesetzten Arbeitsstoßes und der Abböschung im rückwärtigen Verfüllungsbereich eine erheblich größere Länge als der untere Verbauschild. Es empfiehlt sich daher, für den oberen Verbauschild einen mehrteiligen Schild einzusetzen, der aus einem Vorlaufschild und einem Nachlaufschild besteht Dabei wird die Anordnung so getroffen, daß die Vortriebsmesser des Vorlaufschiides und die N achlauf messer des Nachlaufschildes, vorzugsweise teleskopartig ineinanderliegend, einander übergreifen und unabhängig voneinander vorbewegbar sind. Sie Länge des Überlappungsbereiches der Messer ist zweckmäßig etwas größer ais die Länge eines Arbeitsabschnittes, die ihrerseits beim Einbringei. von Rohrschüssen etwa gleich der Rohrschußlänge ist

Der genannte Vorlaufschild des oberen Verbauschildes weist zweckmäßig einen auf der Zwischensohle der oberen Etage abgestützten Stützrahmen als Widerlager für die den Vortriebsmessern zugeordneten Pressen auf, wobei der Stützrahmen mit einem die Messerschwänze dieser Vortriebsmesser abstützenden und auf dem Traggestell des unteren Verbauschildes ruhenden Rahmengestell od. dgl. versehen ist Letztere erhält zweckmäßig eine Bodenabdeckung, die aus Gleitkufen od. dgl. bestehen kann, um in Höhe der Zwischensohle der oberen Etage eine ausreichend große Arbeitsplattform für die Durchführung der Vortriebsarbeiten zu erhalten.

Der Nachlaufschild weist einen auf dem Traggestell des unteren Verbauschildes verschiebbar abgestützten Stützrahmen od. dgl. auf, der ein Widerlager für die seine Nachlaufmesser unmittelbar oder mittelbar über einen Hubrahmen vorbewegenden Pressen bildet. Der Stützrahmen des Nachlaufschildes erhält zweckmäßig eine Einsenköffnung für das Einbringen der Rohrschüsse. Letztere werden vorzugsweise auf ein an der Grabensohle angefertigtes Rohrbett aufgesetzt, welches mit Hilfe eines in dem Traggestell des unteren Verbauschildes verfahrbaren Rohrbettfertigers hergestellt werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Einrichtung gemäß der Erfindung zum Auffahren eines tiefen Grabens für die Einrichtung eines Tunnelbauwerkes im Längsschnitt durch den Graben;

F i g. 2 einen Querschnitt zu F i g. 1;

F i g. 3 bis 5 die Einrichtung gemäß den F i g. 1 und 2 schematisch zur Erläuterung der Arbeitsweise beim Auffahren des Grabens.

In Fig. 1 ist durch den Pfeil Vdie Vortriebsrichtung angegeben, in der der Graben im sogenannten Messerschildverfahren vorgetrieben wird. Die Sicherung des Grabens in dem gesamten Arbeitsbereich und auf ganzer Tiefe erfolgt mittels einer Messerschild-Einrichtung, die einen unteren Verbauschild 1 und einen oberen Verbauschild II umiai?!. Der obere Verbauschild Jl hat ein? erheblich größere Länge als der untere Verbauschild I. Diese größere Schildlange ergibt sich aufgrund der Böschung 10 im rückwärtigen Verfüllungsbereich III und aufgrund der abgesetzten Ortsbrust die in einen vorlaufenden Arbeitsstoß 11 und einen zurückgesetzten Arbeitsstoß 12 unterteilt ist Mit 13 ist eine Zwischensohle zwischen den beiden Arbeitsstößen 11 und 12 bezeichnet Der Graben wird demgemäß in zwei Etagen mit abgesetzter Ortsbrust aufgefahren, wobei die Sicherung des Grabens in der unteren Etage durch den Verbauschild I und in der oberen Etage durch den Verbauschild II erfolgt

Der untere Verbauschild I weist die beiden Grabenseitenwände sichernde, parallel nebeneinander angeordnete Verbausohlen oder Vortriebsmesser 14 auf, die sich von dem Arbeitsstoß 12 bis in den rückwärtigen Verfüllungsbereich III erstrecken, in welchem der Bodenaushub an den Arbeitsstößen 11 und 12 wieder in den Graben verfüllt wird. Die Vortriebsmesser 14 können, wie an sich bekannt aus Vorlajfmessern bestehen, mit deren hinteren Enden Messerschwänze oder Nachlaufmesser gelenkig verbunden sind. Sie können aber auch aus auf ganzer Länge unge';-'!ten Bohlen od. dgl. bestehen. Die Vortricbsrnesser 14 sind an einem gemeinsamen Stützrahmen 15 abgestützt und geführt, der als Widerlager für die hydraulischen Pressen 16 der Vortriebsmesser dient. Die Pressen 16 sind zwischen dem Stützrahmen 15 und den Vortriebsmessern 14 gelenkig eingeschaltet wobei jedem Vortriebsmesser eine eigene Presse zugeordnet ist Es ist daher möglich, die Vortriebsmesser 14 einzeln oder gruppenweise in Vortriebsrichtung V vorzupressen, wobei sich die betreffende Pressen 16 an dem Stützrahmen 15 abstützen. Sobald sämtliche Vortriebsmesser 14 um den Hub der Pressen

16 vorgepreßt sind, kann der Stützrahmen 15 durch entgegengesetzte Druckbeaufschlagung der Pressen 16 nachgeholt werden, wobei sich die Pressen an den Vortriebsmessern 14 abstützen, die ihrerseits reibungsschiüssig am Erdreich anliegen.

Der Stützrahmen 15 des unteren Verbauschildes I ist mit rückwärtigen Rahmenteilen 17 unJ Lä.rgs- und Querträgern 18 bzw. 19 zu einem stabilen Traggestell verbunden, auf welchem sich der obere Verbauschild II ajstützt und führt. Das gesamte Traggestell des unteren Verbauschildes I kann mit Hilfe der Pressen 16 in Vortriebsrichtung V vorgezogen werden. Die Rahmenteile

17 stützen die Vortriebsmesser 14 im rückwärtigen Bereich, d. h. hinter dem eigentlichen Stützrahmen i5 ab.

Der obere Verbauschild II ist in einen Vorlaufschild A und einen Nachlaufschild B unterteilt. Die Vortriebsmesser 20 des Vorlaufschildes A erstrecken sich von dem oberen Arbeitsstoß 11 bis in den Stützbereich des Nachlaufschildes B. Die hinteren Enden der Vortriebsmesser 20 sind in F i g. 1 bei 20' gestrichelt angedeutet. Die Vortriebsmesser 20 können ebenfalls mit gelenkig an£?hängten Messerschwänzen versehen sein.

Der Nachlaufschild B weist ebenfalls die Grabenseitenwände sichernde parallele Verbauboii'en, hier als Nachlaufmesser 21 bezeichnet, auf, deren vordere Enden mit 2Γ und deren hintere Enden mit 21" bezeichnet sind. Die Nachlaufmesser 21 erstrecken sich somit bis In den rückwärtigen Verfüllungsbereich III, wobei sie sich im vorderen Bereich mit den Vortriebsmessern 20 des Vorlaufschildes A überlappen. Vorzugsweise sind die Vorlauf- und Nachlaufmesser im Überluppungsbereich etwa teleskopartig ineinandergeführt. Es ist erkennbar, daß der Graben in der oberen Etage des oberen Verbauschildes Il von den Messern 20 und 21 auf gesamter Länge zwischen Arbeitsstoß 11 und Verfüllungsbereich III gesichert wird.

Der Vorlaufschild A weist einen auf der Zwischensoh-

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le 13 abgestützten Stützrahmen 22 auf, an welchem sich Ausgangsposition gemäß F i g. 3 ist so groß, daß auch die die Vortriebsmesser 20 vorpressenden hydrauli- nach dem Vorfahren des Vorlaufschildes A um das Maß sehen Pressen 35 abstützen. Jedem Vortriebsmesser 20 Xdie Messer noch einander übergreifen, wie in Fig.4 ist eine eigene Presse 35 zugeordnet, so daß die Vor- bei Zdargestellt ist. Sobald der Vorlaufschild A um eine triebsmesser einzeln oder gruppenweise in Pfeilrichtung 5 Rohrlänge vorgetrieben ist, zieht der Nachlaufschild B V vorpreßbar sind. Hierbei stützen sich die Pressen 35 um einen entsprechenden Weg X vor, wie dies in F i g. an dem Stützrahmen 22 ab. Mit dem auf der Zwischen- angedeutet ist. Beim Nachziehen des Nachlaufschildes B sohle 13 ruhenden Stützrahmen 22 ist im rückwärtigen gleitet dessen Stützrahmen auf dem Tragrahmen des Bereich ein aus Querrahmen 23, Querträgern 24 und unteren Verbauschildes I. Nachdem der Nachlaufschild Längsträgern 25 bestehendes stabiles Rahmengestell io B nachgezogen und der untere Arbeitsstoß 12 entspreverbunden, welches mit den Querrahmen 23 die Vor- chend weit vorgetrieben ist, wird der untere Verbautriebsmesser 20 im rückwärtigen Bereich abstützt und schild I. wie in F i g. 5 strichpunktiert, vorgetrieben. Anwelches seinerseits auf dem Stützrahmen 15 und dessen schließend befinden sich die Verbauschilde I und Il wie-Traggestell 17 bis 19 abgestützt und geführt ist. Die der in der Grundposition gemäß den Fig. 1 und unteren Längsträger 25 können als Gleitkufen ausgebil- 15 Nachdem mittels des Rohrbettfertigers 34 ein Rohrbettdet werden, die auf den oberen Trägern 18 und 19 des abschnitt an der Grabensohle fertiggestellt worden ist, unteren Traggestellt verschiebbar abgestützt sind. Au- kann ein weiterer Rohrschuß von oben in den Graben ßerdem bilden die unteren Träger 25 eine Bodenabdek- abgesenkt und auf den Rohrbettabschnitt aufgelegt kung und damit eine Arbeitsplattform in Höhe der Zwi- werden, wobei er zugleich an den verlegten Rohrstrang schensohle 13. 20 angebaut wird. >

Der Nachlaufschild B weist ebenfalls einen Stützrah- Es besteht auch die Möglichkeit, anstelle der vorge-

men 26 auf, an welchem sich hydraulische Pressen 27 fertigten Rohrschüsse eine andere Tunnelauskleidung abstützen und der über Längs- und Querträger 28 und einzubringen. Beispielsweise können vorgefertigte 29 sowie vertikale Rahmenteile 30 zu einem stabilen ringsegmentförmige Auskleidungselemente einge-Rahmengestell verbunden ist, welches die Nachlaufmes- 25 bracht werden, die im Graben zu einem geschlossenen ser 21 im Bereich zwischen den vorderen Enden 21' und Ring zusammengebaut werden.

den hinteren Enden 21" mehrfach abstützt. Die Pressen

27 greifen an einem gemeinsamen Hubrahmen 31 an. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

mit welchem sich die Nachlaufmesser 21 einzeln oder

gruppenweise in Pfeilrichtung V vorziehen lassen. Zu diesem Zweck werden die vorzuziehenden Nachlaufmesser 21 mit dem Hubrahmen 31 z. B. mittels Bolzen, Federklinken od. dgl. lösbar verriegelt, so daß beim Vorschub des Hubrahmens 31 mittels der Pressen 27 die mit dem Hubraum gekoppelten Nachlaufmesser mitgenommen werden. Anschließend wird die Kopplung aufgehoben und der Hubrahmen leer zurückgefahren, worauf dann ein weiteres Nachiaufmesser in gleicher Weise vorgezogen wird. Solche Hubrahmenanordnungen sind an sich bekannt. Es besteht allerdings auch die Möglichkeit, die Nachlaufmesser 21 dadurch vorzuholen, daß sie jeweils mit einem eigenen Preßzylinder versehen werden, der an dem gemeinsamen Stützrahmen angreift.

Fig. 1 zeigt die Vortriebseinrichtung unmittelbar nach dem Einbringen eines Rohrschusses, der strichpunktiert bei 22 angedeutet ist. Der Rohrschuß 32 ist an den bereits verlegten Rohrstrang 33 angebaut. Er besteht z. B. aus einem Betonrohr mit einem Innendurchmesser, welcher dem lichten Durchmesser der Tunnelröhre entspricht. Der Rohrschluß 32 wird von oben durch das Rahmengestell des Nachlaufschildes B hindurch in das Traggesteil des unteren Verbauschildes abgesenkt und hier auf ein (nicht dargestelltes) Rohrbett gesetzt, welches mit einem in dem Traggestell des unteren Verbauschildes hin- und herbewegbaren Rohrbettfertiger 34, der z. B. aus einer Rüttelschablone besteht, hergestellt wird.

Im weiteren Verlauf der Vortriebsarbeit wird entsprechend dem Abbau am Arbeitsstoß 11 der Vorlaufschild A gegenüber dem stehenden Nachlaufschild B und dem ebenfalls stehenden unteren Verbauschild I in Vortriebsrichtung V um etwa die Länge eines einzelnen Rohrschusses 32 vorgefahren. Diese Arbeitssituation ist in F i g. 4 schematisch angedeutet, während F i g. 3 die Vortriebseinrichtung in der Arbeitsposition gemäß F i g. 1 zeigt Das Maß, um welches der Vorlaufschild A vorgefahren wird, ist in F i g. 4 mit X bezeichnet Die Überlappung Y[Fig.3) der Messer 20 und 21 in der

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Auffahren eines tiefen Grabens im Messerschildverfahren, insbesondere für die Errichtung von Tunnelbauwerken, dadurch gekennzeichnet, daß der Graben in mehreren Etagen mit abgesetzter Ortsbrust (11, 12) aufgefahren wird und die Sicherung des Grabens in jeder Etage durch einen Verbauschild (I, II) erfolgt, wobei der Verbauschild (II) der oberen Etage auf dem Verbauschild (I) der unteren Etage abgestützt und dem Vortrieb entsprechend vorbewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils nach Vortrieb eines Arbeitsab- i; schnittes ein Rohrabschnitt (32) der Tunnelauskleidung durch die übereinander angeordneten Verbauschilde hindurch in den Graben eingebracht wird.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie au*, übereinander angeordneten Verbauschilden (ΐ, II) besteht, von denen der obere Vcrbauschüd (II) auf dem unteren Verbauschild (I) vorbewegbar abgestützt ist und eine Länge aufweist, die erheblich größer ist als die Länge des unteren Verbauschildes.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Verbauschild (II) aus einem Vorlaufschild (A) und einem Nachlaufschild (B) besteht, und daß die Vortriebsmesser (20) des Vorlaufschildes und die Nachlaufmesser (21) des Nachlauf-Schildes, vorzugsweise teleskopartig ineinanderliegend, einam'^r übergreifen und unabhängig voneinander vorbewegbar sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der umere Verbauschild (I) von dem Arbeitsstoß (12) bis etwa ;n den rückwärtigen Verfüllungsbereich (III) durchgehende Vortriebsmesser (14) sowie einen diese abstützenden Stützrahmen (15) aufweist, der als Traggestell für die Abstützung des oberen Verbauschildes (II) ausgebildet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlaufschild (A) einen a'.tf der Zwischensohle (13) der oberen Etage abgestützten Stützrahmen (22) als Widerlager für die den Vortriebsmessern (20) zugeordneten Pressen (35) aufweist, wobei der Stützrahmen mit einem die Messerschwänze dieser Vortriebsmesser abstützenden und auf dem Traggestell (15 bis 19) des unteren Verbauschildes (I) abgestützten Rahmengestell (23 bis 25) so verbunden ist

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rahmengestell (23 bis 25) des Vorlaufschildes (A) mit einer die Arbeitsplattform bildenden Bodenabdeckung (25) versehen ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachlaufschild (B) einen auf dem Traggestell (15 bis 19) des unteren Verbauschildes (I) verschiebbar abgestützten Stützrahmen (26, 28 bis 30) aufweist, der ein Widerlager für die die Nachlauf messer (21) unmittelbar oder mittelbar über einen Hubrahmen (31) vorziehenden Pressen (27) bildet.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützrahmen des Nachlaufschildes (B) eine Einsenköffnung für das Einbringen von Rohrschüssen (32) der Tunnelauskleidung aufweist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, daß in dem Traggestell des unteren Verbauschildes (I) ein verfahrbarer Rohrbettfertiger (34) angeordnet ist