DE3204564C2 - Vorrichtung zum Auffahren eines Stollens, Tunnels oder dergleichen im Rohrvorpreßbetrieb, insbesondere zur Herstellung einer nicht begehbaren Rohrleitung - Google Patents

Abstract

In einem aus zwei Stahlrohrabschnitten bestehenden Vortriebsschild (1) ist eine Antriebsmaschine für einen vor dem Vortriebsschild arbeitenden Bohrkopf (8) untergebracht. Dabei ist der Maschinenkörper der Antriebsmaschine gegenüber einem rückwärtigen Abschnitt (3) des Vortriebsschildes (1) in Vortriebsrichtung zug- und druckfest sowie aus der Vortriebsrichtung heraus schwenkbar, im übrigen aber leicht lösbar abgestützt, während ein vorderer Abschnitt (4) des Vortriebsschildes (1) zwischen dem rückwärtigen Abschnitt (3) und dem Bohrkopf (8) so angeordnet ist, daß er diesem frei folgen kann. Durch entsprechende Bewegungen des Bohrkopfes sind so Änderungen der Bohrachse möglich, so daß nicht nur Korrekturen vorgenommen werden können, sondern praktisch einer beliebig gekrümmten Raumspur gefolgt werden kann. Der vordere Abschnitt (4) des Vortriebsschildes (1) folgt dabei dem Bohrkopf zwanglos in die neue Richtung nach.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auffahren eines Stollens, Tunnels oder dergleichen im Rohrvorpreßbetrieb, insbesondere zur Herstellung einer nicht begehbaren Rohrleitung, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Zum Auffahren von nicht begehbaren Rohrleitungen bis zu einem Durchmesser von etwa 800 mm ist eine Vorrichtung bekannt, bei der am vorderen Ende eines stählernen Vortriebsrohres ein ferngesteuertes Bohrgerät durch den Boden gepreßt wird (Zeitschrift »Tiefbau — Ingenieurbau — Straßenbau«, Heft 8/81, Seite 554/555). Das Bohrgerät ist mit einem Bohrkopf ausgerüstet, an dem entsprechend der vorgefundenen Bodenformation sowohl schneidende, als auch rollende Bohrwerkzeuge montiert werden können. Das Vortriebsrohr wirkt im Bereich des Bohrgerätes wie ein Schild; der Bohrkopf kann der Schildschneide gegenüber voreilend und nacheilend bohren.
Die Bohrwerkzeuge arbeiten in einer mit Wasser als Spülflüssigkeit gefüllten Abbaukammer, die gegenüber dem Vortriebsrohr gedichtet ist. Das Bohrgut wird im Wege der Umwälzung der Spülflüssigkeit in einem halbgeschlossenen Kreislauf mit geringem Überdruck im Bohrkopfbereich an die Geländeoberfläche gefördert, wo die Spülflüssigkeit durch Absetzen vom Bohrgut getrennt und dem Kreislauf wieder zugeführt wird. Um Ablagerungen in der Förderleitung zu vermeiden, ist eine Mindestfördergeschwindigkeit einzuhalten, die, da infolge der beschränkten Platzverhältnisse eine Pumpe nicht installiert werden kann, durch eine Strahldüse erreicht wird, welche das Wasser-Bohrgut-Gemisch auf die erforderliche Geschwindigkeit beschleunigt.
Das Bohrgerät ist mit Gummigrippern und Spannzylindern gegen die Wandung des Vortriebsschildes verspannt. Die Gummigripper, die zugleich die Abbaukammer nach rückwärts abschließen, liegen in dem beweglichen vorderen Schildabschnitt; sie nehmen beim Bohren die Längskräfte und das Drehmoment auf.

Mittels der Spannzylinder ist das Bohrgerät in radialer Richtung gegenüber dem rückwärtigen, an das Vortriebsrohr anschließenden Abschnitt des Vortriebsschildes fixiert. Durch Verstellen von am rückwärtigen Ende des Bohrgeräts angeordneten und sich ebenfalls gegen die Wandung des rückwärtigen Abschnitts des Vortriebsschildes abstützenden zusätzlichen Sleuerzylindern läßt sich zwar in gewissem Maße eine Änderung der Bohrrichtung zwecks Korrektur einer Abweichung

erreichen. Infolge der Verspannung des Bohrgeräts mittels der Gripper gegenüber dem vorderen Schildabsciinitt wirken diese Teiie aber als Einheit, was größere Abweichungen von der geraden Bohrachse, insbesondere das Durchfahren von Krümmungen, nicht erlaubt

Beim Betrieb einer solchen Vorrichtung zur Herstellung von nicht begehbaren Rohrleitungen mit Durchmessern bis zu etwa 800 mm muß weiterhin davon ausgegangen werden, daß das Bohrgerät vor Ort nicht zugänglich ist, so daß alle Funktionen des Bohrgeräts von über Tage bzw. aus einem Anfahrschacht heraus steuerbar sein müssen. Nach Einklappen der Bohrwerkzeuge und Lösen der Verbindungen zu dem Vortriebsrohr kann das Bohrgerät zwar in den Anfahrschacht zurückgeholt werden, um notwendige Reparaturen ausführen zu können. Da das Bohrgerät aber mehrfach am Vortriebsrohr abgestützt ist, sind dazu eine Reihe von Manipulationen nötig, die unter schwierigsten Umständen vor Ort durchgeführt werden müssen.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zum Auffahren von begehbaren Stollen, Tunnels oder dergleichen besteht der Vortriebsschild aus einem vorderen, nach Art eines Schneidschuhes ausgebildeten Schildabschnitt und einem Zwischenschild (DE-OS 20 20 320). Der vordere Schildabschnitt trägt stirnseitig einen Schneidkopf und ist über Vorschubzylinder gegenüber dem Zwischenschild abgestützt. Zwischen den beiden Schildteilen ist ein Gelenk vorgesehen, welches die Möglichkeit bietet, durch unterschiedliche Beaufschlagung der Vorschubzylinder den Tunnel kurvenförmig aufzufahren. Die Vorschubzylinder dienen somit zugleich als Schwenkzylinder für den vorderen Schildabschnitt mit dem Schneidkopf.

Bei der Tunnelvortriebsmaschine nach der DE-OS 25 04 369 ist das Bohrgerät mit dem Schneidkopf in einem Führungsrahmen gelagert, der gegenüber einem vorderen Schneidschuh abgestützt ist. Eine etwaige Kurvenfahrt wird durch unterschiedliche Beaufschlagung der Schubkolbengetriebe bewirkt. Zur Höhensteuerung ist eine weitere Vortriebsmaschine für das Auffahren von Tunnels, Stollen oder dergleichen gemäß der AT- PS 3 49 517 mittels eines parallelogrammartigen Gestänges so an einem Vortriebsschild gelagert, daß durch Betätigung hydraulischer Schwenkzylinder, mit denen die Enden der Gestänge mit dem Vortriebsschild verbunden sind, diese Gestänge verschwenkt werden können. Der Vortriebsmaschine, die an den Gestängen längsverschieblich ist, kann so eine die Kurvenfahrt ermöglichende andere Neigung gegeben werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer gaitungsgemäßen Vorrichtung eine Möglichkeit zu schaffen, um das Bohrgerät so exakt steuern zu können, daß auch größere Abweichungen von der Bohrachse relativ einfach korrigiert werden können und somit das Auffahren von Stollen mit gekrümmten Achsen besser möglich ist.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dadurch, daß der Bohrkopf vor der Vorderkante des beweglichen Schildabschnitts im sogenannten Vorschnitt arbeitet und das Bohrgerät gegenüber dem rückwärtigen Schildabschnitt abgestützt ist, sind durch Kombination von Überschnitt, Längsvorschub und Schrägstellung des Bohrkopfes z'j jeder Zeit Änderungen der Bohrachse möglich, so daß nicht nur Korrekturen vorgenommen werden können, sondern praktisch einer beliebig gekrümmten Raumspur gefolgt werden kann. Der beweglich angeschlossene und an seinem vorderen Ende mit einer äußeren kufenartigen Abschrägung versehene vordere Abschnitt des Vortriebsschildes folgt dabei dem Bohrkopf zwanglos in die neue Richtung nach.

Da das Bohrgerät selbst nur an zwei einander gegenüberliegenden Punkten, die für aile Bewegungen

ίο des Bohrgerätes einen Festpunkt bilden, lösbar mit dem Vortriebsschild verbunden ist, kann das gesamte Bohrgerät nach Einklappen der Bohrwerkzeuge auf besonders einfache Weise zurückgeholt werden, um notwendige Wartungs- oder Reparaturarbeiten über Tage ausführen zu können.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach der Erfindung im Einsatz,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig.l,

Fig.3 einen Querschnitt entlang der Linie ΙΠ-1ΙΙ in Fig. 1,

Fig.4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig.l.

In einem zylindrischen Vortriebsschild 1, der sich am vorderen Ende eines zumeist stählernen Vortriebsrohres befindet und mittels dieses Vortriebsrohres vorgepreßt wird, befindet sich ein Bohrgerät 2 (Fi g. 1). Der Vortriebsschild 1 besteht aus zwei Abschnitten aus Stahlrohren, einem rückwärtigen Abschnitt 3, gegenüber dem das Bohrgerät 2 in weiter unten noch zu erläuternder Weise festgelegt ist und einem vorderen Abschnitt 4, der möglichst kurz gehalten ist; er hat zweckmäßig ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von etwa 1. Der vordere Abschnitt 4 ist in einer Fuge 5 in Querrichtung unverschieblich, aber in Längsrichtung unter Belastung von vorgespannten Federn 6 in gewissem Maß beweglich und somit auch mit der Möglichkeit Winkeldrehungen auszuführen, mit dem rückwärtigen Abschnitt 3 verbunden. Der vordere Abschnitt 4 besitzt an seinem vorderen Ende nach außen eine kufenartige Abschrägung 7.

Das Bohrgerät 2, an dessen vorderem Ende sich der Bohrkopf 8 befindet, ist an einem Führungsrahmen 9 längsbeweglich befestigt (F i g. 2). Der Führungsrahmen 9 besteht aus zwei seitlichen Führungsträgern 10 mit U-förmigem Querschnitt, die am rückwärtigen Ende

so durch eine Traverse 11 verbunden und am vorderen Ende an eine Führungshülse 12 angeschlossen sind. In der Führungshülse 12 ist das Lagergehäuse 13 des Bohrgeräts 2 längsverschieblich geführt. Der Verschiebung dienen Zylinder-Kolben-Einheiten 14, die in den Höhlungen der Führungsträger 10 angeordnet und deren Zylinder mit an den Führungsträgern 10 angebrachten Konsolen 15 sowie deren Kolbenstangen mit an dem Lagergehäuse 13 angebrachten Konsolen 16 gelenkig verbunden sind. Durch Ein- oder Ausfahren der Zylinder-Kolben-Einheiten 14 kann das Bohrgerät 2 mit dem Bohrkopf 8 in Längsrichtung gegenüber dem Führungsrahmen 9 und damit gegenüber dem rückwärtigen Schildabschnitt 3 verschoben werden.
Der Führungsrahmen 9, in dem das Bohrgerät 2, das außer dem Wellengehäuse 13 noch ein Getriebegehäuse 25 und einen Antriebsmotor, z. B. einen Elektromotor 26 aufweist, längsverschieblich gelagert ist, ist nur an seinem rückwärtigen Ende gegenüber dem rückwärti-

gen Schildabschnitt 3 fixiert. An den rückwärtigen Enden der Führungsträger 10 sind mittels Gelenkbolzen 27 Laschen 28 befestigt, die ihrerseits wieder mittels Gelenkbolzen 29 an Konsolen 30 angelenkt sind, die aus jeweils einer Widerlagerplatte 31 herausragen (F i g. 2). Die Widerlagerplatten 31 haben kreisförmigen Umriß und sind in ebenfalls kreisförmigen Lagern gelagert, die durch Widerlagerringe 32 gebildet sind, die am Schildabschnitt 3 befestigt, z. B. angeschweißt, sind (Fig. 1). Die Gelenkbolzen 29 verbinden zugleich Zylinder 33 und Kolbenstange 34 einer Zylinder-Kolben-Einheit 35, durch deren Aus- bzw. Einfahren die Widerlagerplatten 31 in den Bereich der Widerlagerringe 32 eingeführt bzw. daraus gelöst werden können.

Die Widerlagerplatten 31 bilden so nicht nur die einzige feste Verbindung des Bohrgeräts 2 mit dem Schildabschnitt 3. und somit den Festpunkt für alle Längskräfte und für die Reaktionskräfte aus dem Drehmoment, sondern zugleich eine quer zur Vortriebsachse verlaufende Schwenkachse zur Höhensteuerung des Bohrgeräts mittels der vertikalen Steuerzylinder 36 (Fig. 1). Durch wechsel weises Ein- bzw. Ausfahren der Steuerzylinder 36 wird eine Bewegung in Richtung des Pfeils 37 erzielt.

Die Laschen 28 bilden mit dem Führungsrahmen 9 und der Zylinder-Kolben-Einheit 35 ein Gelenkviereck, das in horizontaler Richtung eine Seitensteuerung des Bohrgeräts 2 mittels der horizontalen Steuerzylinder 38 in Richtung des Pfeils 39 erlaubt (F i g. 9).

An der Führungshülse 12 ist eine Schottwand 40 befestigt mit einem Flansch 41, der eine zur Wandung des Schildabschnittes 3 parallele Dichtfläche bildet. In der Fuge zwischen der Wandung des Schildabschnittes 3 und dem Flansch 41 ist ein Dichtschlauch 42 angeordnet (Fig. 1, 2 und 3). Auf diese Weise wird zwischen der Ortsbrust und der Schottwand eine dichte Abbaukammer geschaffen, die mit einer Flüssigkeit gefüllt ist und in der die Bodenabbauwerkzeuge arbeiten. Die Flüssigkeit dient im einfachsten Fall nur als Spül- oder Trägerflüssigkeit für das Bohrgut und kann aus Wasser bestehen. Sie wird mittels einer Rohrleitung 45 in die Abbaukammer eingeleitet; das Gemisch aus Flüssigkeit und abgebautem Boden wird durch die Rohrleitung 46

ίο abgefördert.

Es ist aber auch möglich, als Trägerflüssigkeit eine Flüssigkeit zu verwenden, der Stoffe beigegeben sind, welche die Bodenporen verschließen, wie z. B. Bentonit, Zellulose oder dergleichen. Wenn der hydraulische Druck dieser Flüssigkeit in der Abbaukammer größer gewählt wird ais der Wasserdruck im Boden, dann verschließen diese Stoffe an der Ortsbrust die Bodenporen, so daß sich ein Filterkuchen bildet, der wie eine Membran wirkt und die Ortsbrust stützt. Die Trägerflüssigkeit für die Abförderung des Gemisches hat dann zusätzlich einen Stützeffekt.

In Abhängigkeit von der jeweiligen Förderlänge kann in diesem Fall der Druck in der Abbaukammer so geregelt werden, daß zur Förderung des Gemisches stets die notwendige Druckhöhe vorhanden ist und auf zusätzliche Fördermittel in der Rücklaufleitung verzichtet werden kann.

Zur Aufnahme eines aus der Drehbewegung des Bohrkopfes 8 resultierenden entgegengesetzten Drehmoments sind an dem Getriebegehäuse 25 seitliche Ansätze 43 mit Aussteifungen 44 angebracht, die die Führungsträger 10 zwischen sich einschließen und für diese eine Führung bilden (F i g. 4).

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Auffahren eines Stollens, Tunnels oder dergleichen im Rohrvorpreßbetrieb, insbesondere zur Herstellung einer nicht begehbaren Rohrleitung, mit einem Vortriebsschild aus einem, in Vortriebsrichtung gesehen, rückwärtigen und mindestens einem demgegenüber beweglichen vorderen Abschnitt, einer im wesentlichen im vorderen Abschnitt angeordneten, nach rückwärts durch eine Schottwand abgeschlossenen, nach vorn durch die Ortsbrust begrenzten und mit einer Spülflüssigkeit gefüllten Abbaukammer und mit einem in dieser rotierend arbeitenden Bohrkopf mit Bohrwerkzeugen zum Abbau des an der Ortsbrust anstehenden Bodenmaterials, das im Umwälzstrom der Spülflüssigkeit gefördert wird sowie mit einer Antriebsmaschine für den Bohrkopf, deren Maschinenkörper in Vortriebsrichtung verschiebbar und zur Lageänderung der Bohrachse gegenüber der Achse des Vortriebsschildes verschwenkbar gegenüber diesem abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Maschinenkörper ausschließlich gegenüber dem der Ortsbrust abgewandten rückwärtigen Abschnitt (3) des Vortriebsschildes (1) abgestützt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Abschnitt (4) des Vortriebsschildes (1) an seinem vorderen Ende mit einer äußeren, kufenartigen Abschrägung (7) versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Maschinenkörper im rückwärtigen Bereich des Abschnitts (3) in Vortriebsrichtung zug- und druckfest sowie aus der Vortriebsachse heraus schwenkbar und im vorderen Bereich des rückwärtigen Abschnitts (3) durch Schubgetriebe, ζ. Β. Zylinder-Kolben-Einheiten (36 bzw. 38), mit zur Vortriebsachse radialer Wirkungsrichtung abgestützt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Maschinenkörper längsverschieblich, aber drehfest in einem Führungsrahmen (9) gelagert ist, der an seinem rückwärtigen Ende gelenkig an seitlich gegenüber dem rückwärtigen Abschnitt (3) des Vortriebsschildes (1) abgestützten Widerlagerplatten (31) angeschlossen ist, die ihrerseits ein Schwenklager mit quer zur Vortriebsrichtung verlaufender Schwenkachse aufweisen, und an dessen vorderem Ende die Zylinder-Kolben-Einheiten (36 bzw. 38) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerlagerplatten (31) kreisförmigen Umriß aufweisen und in jeweils einem ebenfalls kreisförmigen Lager an der Innenwand des rückwärtigen Abschnitts (3) des Vortriebsschildes (1) drehbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerlagerplatten (31) in Richtung der Schwenkachse in die Lager einsetzbar bzw. daraus lösbar sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsrahmen (9) mittels ein Gelenkviereck bildender Laschen (28) an den Widerlagerplatten (31) angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsrahmen (9) seitlich parallel zur Maschinenachse verlaufende

Führungsträger (10) aufweist, die am rückwärtigen Ende durch eine Traverse (11) verbunden und am vorderen Ende an eine Führungshülse (12) angeschlossen sind, in der der VSaschinenkörper längsverschieblich geführt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Maschinenkörper mit seitlichen Ansätzen (43) versehen ist, die jeweils einen Führungsträger (10) zwischen sich einschließend an diesem bewegbar sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Maschinenkörper und dem Führungsrahmen (9) Schubgetriebe, ζ. B. Zylinder-Kolben-Einheiten (14), zur Längsverschiebung des Maschinenkörpers gegenüber dem Vortriebsschild (1) vorgesehen sind.