DE29509458U1 - Shield boring machine - Google Patents
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Description
VOEST-ALPINE Bergtechnik Gesellschaft m.b.H. in Zeltweg (Österreich)VOEST-ALPINE Bergtechnik Gesellschaft m.b.H. in Zeltweg (Austria)
Schi!dvortriebsmaschine
5 Tunnel boring machine
5
Die Neuerung bezieht sich auf eine Schildvortriebsmaschine zum Vortreiben eines Tunnels, mit einem Bohrkopf und wenigstens einer weiteren Bohrvorrichtung für das Herstellen von spitzwinkelig zur Tunnelachse verlaufenden Bohrungen, mit einer Bohrführung zum Führen des Bohrwerkzeuges.The innovation relates to a shield tunnel boring machine for driving a tunnel, with a drilling head and at least one further drilling device for producing bores running at an acute angle to the tunnel axis, with a drilling guide for guiding the drilling tool.
Aus der EP-Bl 268 568 ist es bereits bekannt geworden, ausgehend von einer Stelle hinter der Ortsbrust spitzwinkelig zur Tunnelachse verlaufende Bohrungen vorzutreiben, um auf diese Weise eine sogenannte Vorfeldinjektion durchführen zu können. Mit Sondierbohrungen während des Tunnelvortriebes wird die Voraussetzung geschaffen, in der Folge Injektionen zur Sicherung bzw. Abdichtung der Tunnelwand bis in den Bereich vor der Ortsbrust vorzutreiben, sodaß die Betriebssicherheit während des Vortriebes erhöht wird. Die bekannte Bohrvorrichtung ist hinter der Tunnelvortriebsmaschine auf einem gesonderten Manipulator angeordnet, wobei eine Bohrstangenführung vorgesehen ist, welche mit der Bohrlafette verbunden ist. Die Bohrstangenführung kann an Teilen der Schildvortriebsmaschine abgestützt werden.It is already known from EP-Bl 268 568 that starting from a point behind the tunnel face, boreholes can be driven at an acute angle to the tunnel axis in order to be able to carry out a so-called preliminary injection. With exploratory boreholes during tunnel excavation, the prerequisite is created for subsequent injections to secure or seal the tunnel wall up to the area in front of the tunnel face, so that operational safety during excavation is increased. The known drilling device is arranged behind the tunnel boring machine on a separate manipulator, with a drill rod guide provided which is connected to the drill carriage. The drill rod guide can be supported on parts of the shield boring machine.
Aus der DE-Al 37 15 721 ist es bekannt geworden, insbesondere bei im Überschnitt fahrenden Schildtvortriebsmaschinen eine Abdichtung der Abbaukammer gegen gefährliche Druckluftverluste durch Einspritzen einer sich verfestigenden Dichtungsmasse unter Ausbildung eines Abdichtungswulstes zu erreichen. Bei dieser bekannten Ausbildung sind im Bereich des Schildes Zuführungsrohre für das Einpressen der Abdichtungsmasse vorgesehen.From DE-Al 37 15 721 it has become known how to seal the excavation chamber against dangerous compressed air losses, particularly in shield tunnelling machines operating at an overcut, by injecting a solidifying sealing compound to form a sealing bead. In this known design, feed pipes are provided in the area of the shield for injecting the sealing compound.
Die Neuerung zielt nun darauf ab eine Schildvortriebsmaschine mit einer Sondierbohrvorrichtung zu schaffen, mit welcher in einfacher Weise eine exakte Führung der Bohrung bis weit vor die Ortsbrust ermöglicht wird, und bei welcher bestehende Einrich-The innovation now aims to create a shield tunnelling machine with a exploratory drilling device, with which it is possible to guide the bore precisely up to the face in a simple manner and in which existing equipment
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tungen, wie sie im Zusammenhang einer Schildvortriebsmaschine und mit dem Ausbau der Tunnelröhre vorhanden sind, für die Zwecke der Sondierbohrungen mit herangezogen werden können. Insbesondere soll unmittelbar hinter dem Bohrkopf eine Vorfeldinjektion durchgeführt werden können, welche bei kurzen Bohrlängen vorauseilende Gebirgsverfestigung sicherstellt. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die neuerungsgemäße Schildvortriebsmaschine im wesentlichen darin, daß die Bohrführung von mit dem Schild starr verbundenen, am Schildmantel außen mündenden Bohrführungsrohren gebildet ist, an welchen Rohren eine Bohrschleuse lösbar festlegbar ist und daß die Bohrvorrichtung an einem Teil eines Erektors für die Manipulation und das Setzen von Ausbauelementen um wenigstens zwei -Achsen schwenkbar angelenkt und abgestützt ist. Dadurch, daß das Schild bereits mit der Bohrführung ausgestattet ist, kann in einem nahe der Ortsbrust gelegenen Bereich unmittelbar eine vorauseilende Bohrung gesetzt werden, wobei allerdings ein hohes Maß an Justierbarke it für die verwendete Bohrvorrichtung Voraussetzung ist. Dadurch, daß nun die Bohrvorrichtung an einem Teil eines Erektors für die Manipulation und das Setzen von Ausbauelementen um wenigstens zwei Achsen schwenkbar angelenkt und abgestützt ist, gelingt es, gemeinsam mit der stabilen und nahe der Ortsbrust befindlichen Bohrführung eine exakte Zentrierung der Bohrung relativ zur Bohrführung zu gewährleisten, und es kann mit relativ kurzen Bohrungen bzw. Bohrlängen eine vorauseilende Gebirgsverfestigung sichergestellt werden. Dadurch, daß nun an derartig am Schildmantel außen mündenden Bohrführungsrohren eine Bohrschleuse lösbar festgelegt ist, läßt sich durch Abnahme der Bohrschleuse die Bohrführung auch für andere Zwecke, beispielsweise für das Einpressen von Injektionsmaterial heranziehen, wofür es genügt, lediglich Modifikationen im Bereich der abnehmbaren Bohrschleuse durch Ansetzten eines entsprechenden Injektionsmundstückes od. dgl. vorzunehmen. Mit vorteil ist die Ausbildung hiebei so getroffen, daß die Bohrschleuse verschließbar ausgebildet und/oder gegen ein Injektionsmundstück austauschbar mit dem Bohrführungsrohr verbunden ist.lations, such as those present in connection with a shield tunnelling machine and with the construction of the tunnel tube, can be used for the purposes of exploratory drilling. In particular, a preliminary injection should be able to be carried out immediately behind the drill head, which ensures advance rock consolidation with short drilling lengths. To solve this task, the shield tunnelling machine according to the innovation essentially consists in the drilling guide being formed by drill guide pipes that are rigidly connected to the shield and open outwards on the shield casing, to which pipes a drill lock can be releasably fixed and that the drilling device is pivotably connected and supported on part of an erector for the manipulation and setting of support elements around at least two axes. Because the shield is already equipped with the drilling guide, an advance bore can be set directly in an area close to the face, although a high degree of adjustability is required for the drilling device used. Because the drilling device is now pivotably connected and supported on part of an erector for manipulating and setting support elements around at least two axes, it is possible, together with the stable drilling guide located close to the face, to ensure exact centering of the bore relative to the drilling guide, and advance rock consolidation can be ensured with relatively short bores or drilling lengths. Because a drilling lock is now detachably attached to the drilling guide pipes that open outward on the shield casing, the drilling guide can also be used for other purposes, for example for injecting injection material, by removing the drilling lock, for which it is sufficient to make modifications in the area of the removable drilling lock by attaching a corresponding injection nozzle or the like. The design is advantageously such that the drilling lock is designed to be lockable and/or is connected to the drilling guide pipe so that it can be exchanged for an injection nozzle.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der neuerungsgemäßen Schildvortriebsmaschine ist die Ausbildung so getroffen, daß die Bohrvorrichtung an einem Erektorjoch angelenkt ist, welches in radialer Richtung ausfahrbar und um die Tunnelachse schwenkbar mit der Vortriebsmaschine verbunden ist. Durch die um wenigstens zwei Achsen schwenkbare Anlenkung der Bohrvorrichtung an einem derartigen in radialer Richtung ausfahrbaren und um die Tunnelachse schwenkbaren Erektorjoch wird mit dem Manipulator bzw. dem Erektor unmittelbar eine Justierbarkeit gewährleistet, welche eine exakte zentrische Bohrung relativ zur vorgegebenen Bohrführung ermöglicht. Da die Bohrführung nun nicht mit der Bohrlafette verbunden ist sondern im Schild integriert ist, läßt sich die Bohrung näher der Ortsbrust setzen als mit bekannten Einrichtungen. Eine exakte Justierung wird hiebei auch dadurch sichergestellt, daß die Bohrvorrichtung um zwei einander kreuzende, in einer zur Ebene der Ortsbrust parallelen Ebene liegende Achsen schwenkbar mit dem Erektorjoch verbunden ist, wobei gemeinsam mit der Verlagerung des ErektorJoches in radialer Richtung und mit der Schwenkbarkeit des Erektors um die Tunnelachse beliebige Anstellwinkel erzielbar werden und damit eine exakte Zentrierung zur vorgegebenen Achse der Bohrführung ermöglicht wird. Mit Vorteil ist die Ausbildung hiebei so getroffen, daß das Erektorjoch in einer zur Ortsbrust im wesentlichen parallelen Ebene ausfahrbar und relativ zu dieser Ebene schwenk- und justierbar angeordnet ist, wodurch die Einstellbarkeit der Position der Bohrstangen noch weiter verbessert wird.According to a preferred development of the shield tunnelling machine according to the innovation, the design is such that the drilling device is connected to an erector yoke that can be extended in the radial direction and pivoted about the tunnel axis and is connected to the tunnelling machine. The fact that the drilling device is pivoted about at least two axes to an erector yoke that can be extended in the radial direction and pivoted about the tunnel axis ensures that the manipulator or the erector can be adjusted directly, which enables precise, centric drilling relative to the specified drilling guide. Since the drilling guide is now not connected to the drilling carriage but is integrated in the shield, the drilling can be set closer to the tunnel face than with known devices. Exact adjustment is also ensured by the fact that the drilling device is pivotably connected to the erector yoke around two intersecting axes in a plane parallel to the plane of the tunnel face. Together with the displacement of the erector yoke in the radial direction and the ability of the erector to pivot around the tunnel axis, any angle of attack can be achieved, thus enabling exact centering to the specified axis of the drilling guide. The design is advantageously such that the erector yoke can be extended in a plane essentially parallel to the tunnel face and can be pivoted and adjusted relative to this plane, which further improves the adjustability of the position of the drilling rods.
Durch die in die Schildstruktur der Tunnelvortriebsmaschine integrierten Bohrführungsrohre und die am hinteren Ende dieser Bohrführungsrohre angeschlossene Bohrschleuse wird, wie bereits eingangs erwähnt, die Möglichkeit geschaffen, durch Austausch der Bohrschleuse durch andere Bohrteile die Bohrführungsrohre auch für andere Zwecke zu verwenden und insbesondere Injektionen über die Bohrführungsrohre hindurch vorzunehmen. Die Bohrführungsrohre selbst beeinträchtigen hiebei in keiner Weise die Stabilität des Schildes, sodaß die statische Tragfähigkeit der Schildkonstruktion in keiner Weise leidet.As already mentioned at the beginning, the drilling guide tubes integrated into the shield structure of the tunnel boring machine and the drilling lock connected to the rear end of these drilling guide tubes make it possible to use the drilling guide tubes for other purposes by replacing the drilling lock with other drilling parts, and in particular to carry out injections through the drilling guide tubes. The drilling guide tubes themselves do not affect the stability of the shield in any way, so that the static load-bearing capacity of the shield structure is not affected in any way.
Die Neuerung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles naher erläutert.The innovation is explained in more detail below using an embodiment shown schematically in the drawing.
In dieser zeigen Fig.l eine Seitenansicht einer Schildvortriebsmaschine mit der neuerungsgemäßen Bohrführung und einem Erektor für die Manipulation von Ausbauelementen; Fig.2 eine vergrößerte Ansicht im Sinne des Pfeiles II der Fig.l auf das Erektorjoch des Erektors nach Fig.l teilweise im Schnitt und Fig.3 eine Draufsicht im Sinne des Pfeiles III der Fig.2 auf das Erektorjoch. In this, Fig. 1 shows a side view of a shield tunneling machine with the new drilling guide and an erector for the manipulation of support elements; Fig. 2 shows an enlarged view in the direction of arrow II in Fig. 1 of the erector yoke of the erector according to Fig. 1, partially in section, and Fig. 3 shows a top view in the direction of arrow III in Fig. 2 of the erector yoke.
In Fig.l ist eine Schildvortriebsmaschine 1 dargestellt, deren Schild 2 Bohrführungen 3 in Form eines Rohres aufweist, welches an der Außenseite des Schildes mündet. Das Bohrführungsrohr ist über eine Flanschverbindung 4 mit einer Bohrschleuse 5 verbunden, wobei diese Bohrschleuse 5 abnehmbar ist. Der Bohrkopf ist schematisch mit 6 angedeutet, und es handelt sich bei der Darstellung nach Fig.l um einen Vollschnitthartgesteinsbohrkopf, welcher um eine Rotationsaches 7, welche im wesentlichen der Tunnellängsachse entspricht, rotierbar angetrieben ist. Hinter dem Schild 2 ist ein Erektor 8 ersichtlich, welcher im Sinne des Doppelpfeiles 9 in Schildvortriebsmaschinenlängsrichtung verschiebbar ist. Mit dem Erektorjoch 10 eines derartigen Erektors ist eine Bohrlafette 11 verbunden, wobei die Bohrvorrichtung um eine Achse 12 in Richtung des Doppelpfeiles 13 in Höhenrichtung schwenkbar ist. Der Schwenkantrieb ist durch ein hydraulisches Zylinderkolbenaggregat 14 angedeutet.In Fig.l a shield tunnelling machine 1 is shown, the shield 2 of which has drilling guides 3 in the form of a pipe which ends out on the outside of the shield. The drilling guide pipe is connected to a drilling lock 5 via a flange connection 4, whereby this drilling lock 5 is removable. The drilling head is indicated schematically with 6, and the representation according to Fig.l is a full-cut hard rock drilling head, which is driven to rotate about a rotation axis 7, which essentially corresponds to the longitudinal axis of the tunnel. Behind the shield 2 an erector 8 can be seen, which can be moved in the direction of the double arrow 9 in the longitudinal direction of the shield tunnelling machine. A drilling carriage 11 is connected to the erector yoke 10 of such an erector, whereby the drilling device can be pivoted in the vertical direction about an axis 12 in the direction of the double arrow 13. The swivel drive is indicated by a hydraulic cylinder-piston unit 14.
Das Erektorjoch 10 ist durch hydraulische ZyIInderkolbenaggregate 15 in radialer Richtung im Sinne des Doppelpfeiles 16 zur Tunnelwand hin verfahrbar, wobei der gesamte Erektor im Sinne des Doppelpfeiles 17 um die Maschinenlängsachse 7 rotierbar gelagert ist. Durch Verstellen des Erektors im Sinne des Doppelpfeiles 16 bzw. Verschwenken des Erektors im Sinne des Doppelpfeiles 17 läßt sich die Bohreinrichtung 11 relativ zur Bohrschleuse 5 vorjustieren, wobei die Verstellbarkeit des ErektorsThe erector yoke 10 can be moved radially in the direction of the double arrow 16 towards the tunnel wall by hydraulic cylinder-piston units 15, whereby the entire erector is mounted so as to be rotatable around the machine's longitudinal axis 7 in the direction of the double arrow 17. By adjusting the erector in the direction of the double arrow 16 or pivoting the erector in the direction of the double arrow 17, the drilling device 11 can be pre-adjusted relative to the drilling lock 5, whereby the adjustability of the erector
im Sinne des Doppelpfeiles 9 in Schildvortriebsmaschinenlängsrichtung eine zusätzliche Einstellmöglichkeit bietet.in the direction of the double arrow 9 in the longitudinal direction of the shield tunnelling machine offers an additional adjustment option.
Um nun die Bohrvorrichtung relativ zu einer vorgegebenen Orientierung eines Bohrführungsrohres exakt positionieren zu können, sind weitere Einstellmöglichkeiten gegeben, wie sie bei der Darstellung in den Fig.2 und 3 verdeutlicht sind. Bei der Darstellung nach Fig.2 und 3 ist lediglich das Erektorjoch 10 vergrößert dargestellt, welches durch die hydraulischen Zylinderkolbenaggregate 15 und die Verdrehung um die Schildvortriebsmaschinenlangsach.se 7 im wesentlichen in einer Ebene bewegt werden kann, welche zur Ortsbrust 18 parallel ist.In order to be able to position the drilling device precisely relative to a given orientation of a drill guide tube, there are further adjustment options, as shown in the illustration in Figs. 2 and 3. In the illustration in Figs. 2 and 3, only the erector yoke 10 is shown enlarged, which can be moved by the hydraulic cylinder piston units 15 and the rotation around the shield tunneling machine axis 7 essentially in a plane that is parallel to the tunnel face 18.
Das Erektorjoch 10 wird, wie in Fig.2 dargestellt, im Sinne der Pfeile 19 radial in einer zur Ortsbrust 18 im wesentlichen parallelen Ebene verstellt, wobei die Lageraugen 20 die Angriff sstellen für die hydraulischen Zylinderkolbenaggregate 15 darstellen.As shown in Fig. 2, the erector yoke 10 is adjusted radially in the direction of the arrows 19 in a plane that is essentially parallel to the working face 18, with the bearing eyes 20 representing the points of attack for the hydraulic cylinder-piston units 15.
Am Erektorjoch ist mit 21 schematisch eine Greifer- bzw. Manipulatoreinrichtung ersichtlich, mit welcher eine drehsichere Lagefixierung von Ausbau element en ermöglicht wird, und auf diese Weise ein Ausbau der Strecke erfolgen kann. Am Erektorjoch 10 ist weiters um eine Achse 22 schwenkbar die Bohrvorrichtung 11 abgestützt, wobei eine weitere Verschwenkbarkeit um die Achse 12 möglich ist. Die Verschwenkung erfolgt relativ zu einer Grundplatte 24 und die Schwenkachsen 22 und 12 liegen im wesentlichen parallel zur radialen Ebene, in welcher der Erektor verschieblich ist und schneiden einander etwa rechtwinkelig. Bedingt durch diese zusätzliche Schwenkbarkeit um die Achsen 22 und 12 im Sinne der Doppelpfeile 23 bzw 13, wobei ein Drehlager schematisch mit 25 angedeutet ist, wird eine weitere Feinjustierung der Sondierbohrvorrichtung ermöglicht. Die Verschwenkung um die Achse 12 erfolgt hiebei durch ein schematisch mit 26 angedeutetes Zylinderkolbenaggregat.A gripper or manipulator device is shown schematically at 21 on the erector yoke, which enables the expansion elements to be fixed in position in a rotationally secure manner, and in this way the route can be expanded. The drilling device 11 is also supported on the erector yoke 10 so that it can pivot about an axis 22, whereby further pivoting about the axis 12 is possible. The pivoting takes place relative to a base plate 24 and the pivot axes 22 and 12 lie essentially parallel to the radial plane in which the erector can be moved and intersect each other at approximately right angles. Due to this additional pivoting about the axes 22 and 12 in the direction of the double arrows 23 and 13, whereby a pivot bearing is indicated schematically at 25, further fine adjustment of the exploratory drilling device is possible. The pivoting about the axis 12 is carried out by a cylinder-piston unit indicated schematically with 26.
Bei der Darstellung nach Fig.3 ist die Tübbinggreifeinrichtung 21 in der Draufsicht dargestellt und es ist wiederum die Schwenkachse 22 ersichtlich, um welche die Bohrvorrichtung schwenkbar an der Grundplatte 24 angelenkt ist. Der Schwenkantrieb wird hier von einer schematisch mit 27 angedeuteten Schwenkeinrichtung bewirkt.In the illustration according to Fig. 3, the segment gripping device 21 is shown in plan view and the pivot axis 22 is again visible, around which the drilling device is pivotally connected to the base plate 24. The pivot drive is effected here by a pivot device indicated schematically with 27.
Die Tübbinggreifeinrichtung 21 ist zusätzlich relativ um die Achse 28 des Erektorjoches anstellbar, wofür ein hydraulisches Zylinderkolbenaggregat 29 vorgesehen ist, welches eine Verschwenkung der Tübbinggreifeinrichtung im Sinne des Doppelpfeiles 3 0 ermöglicht. Durch diese weitere Schwenkbarkeit kann insgesamt eine weitere Positionierung der Sondierbohreinrichtung relativ zu dem in Fig.l dargestellten Bohrführungsrohr gewährleistet werden. Durch die in die Schildkonstruktion integrierten Bohrführungsrohre können die Sondierungsbohrungen unmittelbar hinter dem Bohrkopf 6 und nahe der Ortsbrust 18 angesetzt werden, worauf mit geringer Bohrlänge eine Vorortsicherung des Gebirges ermöglicht wird.The segment gripping device 21 can also be adjusted relative to the axis 28 of the erector yoke, for which a hydraulic cylinder-piston unit 29 is provided, which enables the segment gripping device to be pivoted in the direction of the double arrow 3 0. This further pivoting capability can ensure a further positioning of the exploratory drilling device relative to the drill guide tube shown in Fig. 1. The drill guide tubes integrated into the shield construction allow the exploratory drillings to be started immediately behind the drill head 6 and close to the face 18, which enables on-site securing of the rock with a short drilling length.
Der Erektor, und insbesondere das Erektorjoch, erlaubt aufgrund seiner eigenen Verstellbarkeit und den zusätzlich vorgesehenen Schwenkachsen eine einfache Manipulation der Tübbinge und der Bohrvorrichtungen, wobei die zusätzlichen Einstellbarkeiten der Bohrvorrichtung ein genaues zentrisches Führen der Bohrstange in den Bohrführungsrohren ermöglichen. Diese exakte Zentrierung wird insbesondere durch die Verschwenkbarkeit um die Achsen 22 und 12, wie sie in Fig.2 ersichtlich ist, gewährleistet.The erector, and in particular the erector yoke, allows easy manipulation of the segments and the drilling devices due to its own adjustability and the additional pivot axes provided, whereby the additional adjustability of the drilling device enables the drill rod to be guided precisely and centrally in the drill guide tubes. This exact centering is ensured in particular by the pivotability around the axes 22 and 12, as can be seen in Fig. 2.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19950928 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 19980714 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20010709 |
|
| R158 | Lapse of ip right after 8 years |
Effective date: 20031231 |