DE3245247C2 - Anlage zum Vortrieb und Ausbau eines Tunnels - Google Patents

Abstract

Die Anlage umfaßt ein Gestell 1, das über Gleise 4 und 5 bewegt wird und im Kopfteil 2 Hydraulikzylinder 19 zur Bewegung der Anlage aufweist, welche einen Greifer 20 zum Zusammenwirken mit der Auskleidung 21 des Tunnels tragen. Die Anlage umfaßt auch eine gesteinsgewinnende Maschine 7, einen Portaleinbringer 8 zum Einbringen der Tunnelauskleidung 21 und ein hinter dem Einbringer 8 angeordnetes Mörtelinjektionsgerät 10 mit einer Grundplatte 11, die mit dem bewegbaren Gestell 1 der Anlage 1 verbunden ist. Das Mörtelinjektionsgerät 10 ist mit der Grundplatte 11 mittels Laufrädern 12 und von Gleisen 13 verbunden, die auf der Grundplatte 11 montiert sind; mit dem Einbringer 8 ist das Mörtelinjektionsgerät 10 mittels einer Zugstange 15 verbunden, die eine starre Kopplung zwischen dem Einbringer 8 und dem Mörtelinjektionsgerät 10 gewährleistet, wobei die Grundplatte 11 des letzteren mit dem Endteil 3 des bewegbaren Gestells 1 mittels zusätzlicher Hydraulikzylinder 16 verbunden ist. Die vorliegende Erfindung kann besonders wirksam beim Bau von U-Bahn-Streckentunnels verwendet werden, die in harten, stabilen Gesteinen vorgerieben werden.

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Gattung.

Beim Bau von U-Bahn-Streckentunnels in stabilen Gesteinen werden Vortriebsanlagen eingesetzt, die eine Mechanisierung des Prozesses der Montage vorgefertigter Tunnelausbauelemente und den Abtransport des Gesteins in Förderwagen gewährleisten. Eine weite Verwendung von Vortriebsanlagen beim Tunnelbau in harten Gesteinen wird jedoch dadurch verhindert, daß es notwendig ist, die Gesteinsgewinnung mittels Abbauhämmern oder bei einem Bohr- und Sprengverfahren das Bohren von Bohrlöchern mittels Handbohrhämmern auf pneumatischen Bohrstützen durchzuführen.

Zur Mechanisierung des Prozesses des Abbaues eines Stoßes in stabilen Gesteinen sowie zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen und zur Erhöhung der Vortriebsgeschwindigkeit wird weitgehend zum Vortrieb von Tunnels in harten Gesteinen mit einem mechanisierten Abbau des Stoßes eine Anlage verwendet, die eine Vortriebsabbaumaschine enthält, welche eine selbstfahrende Vortriebsmaschine ist und den Abbau eines Stoßes entweder mittels eines Schneidkopfs oder mittels einer Bohrausrüstung durchführt. Die Abbau ma- βο scliine kann mit einer zusätzlichen Einrichtung zum Einbringen der Ausbauelemente versehen sein. Die Anlage umfaßt ferner Förderer-Übergabevorrichtungen, ein System zur Staubbekämpfung sowie Hilfseinrichtungen.

Die Anlage gestattet es, einen mechanisierten Abbau es eines Stoßes mittels eines Schneidkopfs oder ein maschinelles Abbohren eines Stoßes durchzuführen und einen vorläufigen Ausbau in Form von provisorischen Ausbaubögen oder eines Ankers einzubringea Durch die Anlage wird das abgebaute Gestein in Transportmittel verladen. Hinter der Anlage werden Vorrichtungen zum Einbringen von endgültigen Ausbauelementen eingesetzt (SEJL Gubenkov und A.V. Burshtein »österreichische Vortriebsabbaumaschinen und Tunnelbauanlagen«, »Transportnoe Stroitelstvo«, 1980, H. 6, S. 57).

Ein Nachteil der bekannten Anlage besteht darin, daß es nur möglich ist, die Tunnelausbauelemente in einem bedeutenden Abstand von der Ortsbrust einzubringen, da es notwendig ist, einen vorläufigen Ausbau einzubringen, der die ausgearbeitete Kontur eines Tunnels verändert und außerdem nicht dafür geeignet ist, dem Gebirgsdruck dauerhaft entgegenzuwirken, wodurch in einem bedeutenden Maße die Möglichkeit für die Anwendung der Anlage zur Errichtung von U-Bahn-Strekkentunnels ausgeschlossen wird, bei deren Bau die Geometrie des Querschnittes und die Streckenführung streng eingehalten werden müssen.

Die Erfindung geht gattungsgemäß von einer Tunnelvortriebsanlage aus, die ein verschiebbares Gestell mit Gleisen, auf denen mittels Laufrädern eine gesteinsgewinnende Maschine und eine portalartig ausgebildete Einrichtung zum Einbringen der Tunnelausbauelemente verfahrbar angeordnet sind, ein hinter der Einrichtung angeordnetes Mörtelinjektionsgerät mit einer Grundplatte die mit dem verschiebbaren Gestell verbunden ist sowie Schubkolbengetriebe zur Bewegung der Anlage enthält, von denen jeder mit seinem einen Ende mit dem Kopfteil des verschiebbaren Gestells verbunden ist und an dem anderen Ende einen Greifer aufweist, der mit den Tunnelausbauelementen zusammenwirkt (s. z. B. V. A. Hodosh und M. Ya. Shenkman »Vortriebsanlage für den Tunnelbau im Bohr- und Sprengverfahren mit maschinellem Abbohren eines Stoßes«, »Transportnoe Stroitelstvo«, 1980, H. 4, S. 12).

Die bekannte Anlage arbeitet wie folgt:

Der Bohrwagen wird nach dem Abbohren eines Stoßes zurückgeführt und an dessen Stelle wird eine portalartig ausgebildete Einrichtung zum Einbringen der Tunnelausbauelemente herangeführt Dabei wird die Einrichtung unterhalb des Bohrwagens geführt und sie zieht das Ende eines biegsamen Schlauches einer Mörtelleitung mit sich, dessen anderes Ende an dem zu dieser Zeit feststehenden Mörtelinjektionsgerät befestigt ist

Nachdem die Ausbauelemente in Form von Ringen eingebracht, der Zwischenraum zwischen diesen und dem Gestein mit einem Betonmörtel gefüllt und die Einrichtung zum Einbringen der Tunnelausbauelemente auf eine bestimmte Entfernung zurückgeführt sind, werden die Greifer der Schubkolbengetriebe zur Bewegung der Anlage hinter die Stirnfläche der Ausbauelemente geführt und durch das anschließende Einziehen der Kolbenstangen der Schubkolbengetriebe wird das Gestell zusammen mit dem Bohrwagen der Einrichtung zum Einbringen der Tunnelausbauelemente und dem Mörtelinjektionsgerät vorgerückt.

Die bekannte Anlage gestattet es, die Tunnelausbauelemente unmittelbar an der Ortsbrust einzubringen. Hierdurch besteht die Möglichkeit, derartige Anlagen auch in instabilen Böden einzusetzen. Darüberhinaus ist es dadurch möglich, die Elemente der Anlage im Tunnel genau ausgerichtet anzuordnen. Dies wird durch die Verwendung vorgefertigter Tunnelausbauelemente, die eine relativ genaue Form des Querschnitts wiedergeben, sowie eines Gestells mit Führungsschienen, auf denen mittels Laufrädern ein Bohrwagen und eine Einrich-

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tung zum Einbringen der Tunnelausbauelemente ange- der Erfindung unter Bezug auf eine Zeichnung näher

ordnet sind, möglich. erläutert, die eine Gesamtansicht der Anlage zum Vor-

Ein Nachteil dieser Anlage besteht darip. daß bei der trieb und Ausbau eines Tunnels zeigt Bewegung der Anlage die Stirn des ersten Ausbauele- Die erfindungsgemäß ausgeführte Anlage vom Vormcntringes durch die Kräfte beansprucht wird, die bei 5 trieb und Ausbau eines Tunnels weist ein bewegbares der Bewegung der gesamten Anlage entstehen. Hier- Gestell 1 auf, das aus einem Kopfteil 2 und einem Enddurch werden oft die Elemente der Ausbauelementringe teil 3 besteht, die eine Metall'construktion darstellen, auf zerstört. Bei der primären Injektion des Mörtels hinter der Gleise 4 und 5 montiert sind. Auf den Gleisen 4 ist den ersten Ausbauelementring, wobei sich die Einrich- mittels Laufrädern 6 eine gesteinsgewinnende Maschine tung zum Einbringen der Tunnelausbauelemente am to 7 angeordnet, die eine selbstfahrende Vortriebsmaschi-Stoß befindet und das Mörtelinjektionsgerät hinter dem ne oder ein Bergbaubagger oder ein Bohrwagen sein Gestell verbleibt, weist die Mörtelleitung eine bedeu- kann. Auf den Gleisen 5 ist eine Einrichtung 8 zum tende Länge auf, die dem Abstand zwischen dem Mör- Einbringen der Tunnelauskleidung in Form einer portaltelinjektionsgerät und dem Stoß gleich ist Nach dem artig ausgebildeten Metallgerüstkonstruktion auf Lauf-Einbringen der ersten Mörtelinjektion, die bis zum An- 15 rädern 9 angeordnet Die Einrichtung 8 ist mit einem schlag vorgenommen wird, wird die überschüssige, in Antrieb zu dessen Bewegung, Hydraulik- und elektrider Mörtelleitung verbleibende Mörtelmenge beim sehen Systemen, einem Manipulator zur Montage der Durchblasen des Systems in den Abbauraum ausgewor- Ausbauelemente und verschiedenen Einrichtungen verfen und geht verloren. Da die Einrichtung zum Einbrin- sehen, die den Schutz der Vorort-Beschäftigxen vor eigen der Tunnelausbauelemente relativ zum Mörtelin- 20 nem plötzlichen Ausbrechen aus der Firste und aus den jektionsgerät bewegt werden soll, muß die Mörtellei- Streckenstößen sowie den Schutz der Einrichtung 8 tung außerdem in Form eines aufhängbaren, biegsamen selbst vor der Einwirkung von Explosionen beim VorSchlauches von noch größerer Länge ausgebildet sein, trieb eines Tunnels nach dem Bohr- und Sprengverfahder sich schnell abnützt und unbrauchbar wird, wodurch ren gewähren. Hinter der Einrichtung 8 zum Einbringen die Betriebszuverlässigkeit der Anlage negativ beein- 25 der Tunnelausbauelemente ist ein Mörtelinjektionsgeflußt wird. rät 10 angeordnet, das auf einer Grundplatte 11 mittels

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zügrunde, die eigener Laufräder 12 auf Gleisen 13 verfahrbar ist, die gattungsmäßige Anlage dahingehend weiterzubilden, auf der Grundplatte 11 starr befestigt sind. Der Grunddaß die Anlage leichter, einfacher und ohne nennens- rahmen 14 des Mörtelinjektionsgerätes stellt eine Porwerte Belastung des eingebrachten Tunnelausbaus Vi-r- 30 talmetallkonstruktion dar, die mit der Einrichtung 8 mitschiebbar ist und daß kürzere Injektionsleitungen ver- tels einer Zugstange 15 verbunden ist die beispielsweise wendet werden können. als Gelenk ausgebildet ist und es ermöglicht, das Mör-

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Pa- telinjektionsgerät 10 über die Gleise 13 mittels der An-

tentanspruchs angegebenen Mitteln gelöst triebe der Einrichtung 8 zu bewegen. Durch diese kine-

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß zur Be- 35 matische Verknüpfung ist keine genaue Zentrierung der wegung der Anlage neben den im Kopfteil vorhandenen Gleise 5 der Einrichtung 8 und der Gleise 13 des Mörtel-Schubkolbengetrieben, die mit Greifern zum Zusam- injektionsgerätes 10 erforderlich. Die Grundplatte 11 menwirken mit den Tunnelausbauelementen ausgerü- des Mörtelinjektionsgerätes 10 ist mit dem Endteil 3 des stet sind, zusätzliche Schubkolbengetriebe für die Be- verschiebbaren Gestells 1 mittels zusätzlicher Schubwegung vorgesehen sind, die es gestatten, die Bewegung 40 kolbengetriebe 16 verbunden. Zwischen der Einrichtung der Anlage teilweise durchzuführen und auf diese Weise 8 und dem Grundrahmen des Mörtelinjektionsgerätes die Greifer und die Tunnelausbauelemente bei der Be- 10 ist ein starres Einsatzstück 17 montiert, das in Form wegung der Anlage zu entlasten, wobei die Unversehrt- eines Metallrohres einer Mörtelleitung 18 ausgebildet heit der Tunnelausbauelemente gewährleistet wird. ist. Am Kopfteil 2 des Gestells 1 sind Gehäuse von

Die technologische Ausrüstung, die für die Injektion 45 Schubkolbengetrieben 19 befestigt, wobei an den Enden

des Mörtels hinter die Ausbauelemente notwendig ist, der Kolbenstangen ausschwenkbare Greifer 20 vorge-

ist in Form eines Mörtelinjektionsgerätes ausgebildet, sehen sind, die mit der Stirnfläche des ersten, am Stoß

das mit seiner Grundplatte mittels eigener Laufräder anliegenden Ringes der Tunnelausbauelemente 21 bei

und Gleise gekoppelt und mit der Einrichtung zum Ein- der Bewegung der Anlage im Tunnel zusammenwirken,

bringen der Tunnelausbauelemente mittels einer Zug- 50 Die Anlage zum Vortrieb und Ausbau eines Tunnels

stange verbunden ist, die beispielsweise in Form eines arbeitet wie folgt:

Gelenkes ausgebildet werden kann. Dadurch wird die Von der Vortriebsmaschine 7 wird die O.-tsbrust beLänge der Mörtelleitung bedeutend verkürzt und folg- arbeitet (der Vortrieb kann auch nach einem Bohr- und lieh der Verbrauch an Mörtel vermindert Sprengverfahren oder mittels eines Schneidkopfs oder

Dadurch, daß die Anlage mit den vorgeschlagenen 55 mittels einer anderen gesteinsgewinnenden Maschine

Vorrichtungen zur Bewegung und mit der technologi- durchgeführt werden). Anschließend wird die Vortriebs-

schen Ausrüstung zum Injizieren des Mörtels hinter die maschine über die Gleise 4 von der Ortsbrust weg hinter

Ausbauelemente versehen ist, wird es möglich, die Kon- die Anlage bewegt Die Einrichtung 8 zum Einbringen

struktion der Anlage zu vereinfachen, deren Länge und der Tunnelausbauelemente fährt über die Gleise 13 an

dementsprechend die Masse zu vermindern, ihre Ma- 60 die Ortsbrust heran, wobei sie mittels der Zugstange 15,

növrierfähigkeit beim Betrieb in der Tunnelstrecke zu die den Grundrahmen 14 des Mörtelinjektionsgerätes

erhöhen, die Montagezeit der Anlage und den Arbeits- 10 mit der Einrichtung 8 verbindet, mit dem Mörtelin-

aufwand bei der Bedienung beim Betrieb sowie den jektiohsgerät 10 eingekuppelt ist. Dann wird der erste

Verbrauch an Mörtel um 5 bis 10 % zu vermindern, eine am Stoß anliegende Ring der Ausbauelemente 21 einge-

Zerstörung der Tunnelausbauelemente zu verhindern 65 bracht und durch die Mörtelleitung 18 wird Mörtel dem

und den minimalen Krümmungshalbmesser der Strek- ersten Ring der Austauelemente 21 injiziert. Die Mör-

kenführung des zu erstellenden Tunnels zu reduzieren. telleitung 18 besteht aus einem starren Einsatzstück 17,

Nachstehend wird ein konkretes Ausführungsbeispiel das in Form eines Metallrohres ausgebildet ist, wobei

am Kopfteil der Mörtelleitung ein biegsamer Teil vorgesehen sein soll, um einen Anschluß der Mörtelleitung 18 an verschiedene Ringsegmente der Tunnelausbauelemente 21 zu ermöglichen.

Dann werden die Greifer 20, die an den Enden der Kolbenstangen der Schubkolbengetriebe IS angeordnet sind, ausgeschoben und hinter die Stirnfläche des ersten Ringes der Tunnelausbauelemente 21 geführt Es werden der Kopfteil 2 und der Endteil 3 des verschiebbaren Gestells 1 mit den darauf angeordneten Gleisen 4 und 5 verschoben. Zusammen mit dem Gestell 1 und der darauf angeordneten Einrichtung 8 zum Einbringen der Tunnelausbauelemente 21 wird auch das Mörtelinjektionsgerät 10. dessen Lauf räder 12 über die Gleise 13 auf der Grundplatte 11 abrollen, bewegt, weil der Grundrahmen 14 des Mörtelinjektionsgerätes 10 mit der Einrichtung 8 mittels der Zugstange 15 verbunden ist und weil die zwischen der Grundplatte U und den Tunnelausbauelementen wirkende Abwälzreibungskraft größer als die Abwälzreibungskraft in den Lagern der Lauf- räder 12 ist Aus diesem Grunde ist für die Bewegung des Gestells 1 mit der Einrichtung 8 eine Kraft erforderlich, die der Summe der Kraft der Reibung der Masse dieser Teile der Anlage an den Tunnelausbauelementen und der Reibungskraft in den Lagern der Laufräder 12 gleich ist

Dann wird die Grundplatte 11 an das Gestell 1 mittels der Schubkolbengetriebe 16 herangezogen, wobei die Laufräder 12 des Grundrahmens 14 des Mörtelinjektionsgerätes 10 abrollen. (Der Vorschubweg der Schub- kolbengetriebe 16 und 19 ist immer kleiner als die Hälfte des Abstands zwischen den hinteren Laufrädern 9 der Einrichtung 8 und den Vorderrädern 12 des Mörtelinjektionsgerätes 10.) Beim Heranziehen der Grundplatte 11 an das Gestell 1 ist es nur notwendig, die Reibungskraft der Masse des Mörtelinjektionsgerätes 10 am Grundrahmen 14 und der Grundplatte U und die Reibung in den Lagern der Laufräder 12 zu überwinden. Würden die Laufräder 12 beim Betrieb der Schubkolbengetriebe IS fehlen, wäre die Bewegung der Anlage ungerichtet, d. h. die Bewegung der gesamten Anlage zum Stoß oder das Heranziehen der Grundplatte 11 zusammen mit dem Mörtelinjektionsgerät 10 an das Gestell 1 würde in Abhängigkeit von einer Umverteilung der Reibungskräfte erfolgen. Da Laufräder 12 vorhanden sind, ist diese Bewegung gerichtet, d. h. die Grundplatte 11 wird an das Gestell 1 bei einem freien Abrollen der Lauf räder 12 über die Grundplatte 11 herangezogen. Auf die Stirnfläche eines Ringes der Tunnelausbauelemente 21 wird die Kraft zur Bewegung nur eines Teils der Anlage und nicht der gesamten Anlage übertragen. Somit gewährleistet die erfindungsgemäße Anlage zum Vortrieb und Ausbau von Tunnels eine Verminderung der auf die Stirnfläche der Ausbauelemente einwirkenden Kraft bei der Bewegung der Anlage, d. h. die auf die Stirnfläche einwirkende Kraft ist der Größe des Widerstandes bei der Bewegung nur eines Teils der Anlage gleich, sowie auch eine Verminderung des Verbrauchs an Mörtel durch eine Verkürzung der Länge der Mörtelleitung und durch die Verwendung eines klei- eo neren »toten« Volumens der Mörtelleitung. Es wird die Betriebszuverlässigkeit des Injektionssystems durch eine Verminderung der Länge der biegsamen Mörtelleitung und eine Verkürzung des Abstandes zwischen dem Mörtelinjektionsgerät und dem Injektionspunkt erhöht

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anlage zum Vortrieb und Ausbau eines Tunnels, bestehend aus einem auf der Tunnelsohle verschiebbaren, einen Kopf- und einen Endteil aufweisenden Gestell, auf dem zwei Gleise ortsfest angeordnet und mit hinter den jeweils zuletzt eingebrachten Tunnelausbau fassenden Greifern ausgestattete hydraulische Schubkolbengetriebe als Vorschubelemente gelagert sind, wobei auf dem einen Gleis eine die Ortsbrust hereingewinnende oder abbohrende Vorrichtung und auf dem anderen Gleis eine portalartig ausgebildete Einrichtung zum Einbringen der Tunnelausbauelemente unabhängig voneinander ver- fahrbar ingeordnet sind und hinter der portalartig ausgebildeten Einrichtung ein Mörtelinjektionsgerät vorgesehen ist, das auf einer mit dem Endteil des ortsbrustseitigen Gestelles verbundenen, auf der Tunnelsohle verschiebbaren Grundplatte gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Mörtelinjektionsgerät (10) mit Laufrädern (12) auf einem auf seiner Grundplatte (11) ortsfest gelagerten Gleis (13) verfahrbar ist, welches in Ausbildung und Verlauf etwa dem die Einrichtung (8) zum Einbringen der Tunnelausbauelemente (21) tragenden Gleis (5) entspricht, daß das Mörtelinjektionsgerät (10) über eine Zugstange (15) gelenkig mit der Einrichtung (8) zum Einbringen der Tunnelausbauelemente verbunden ist und daß der Endteil (3) des Gestells (1) und die Grundplatte (11) Ober zwischen ihnen eingeschaltete Schubkolbengetriebe (16) relativ zueinander verschiebbar verbunden sind.