DE3605112A1 - Tunnelvortriebssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Tunnelvortriebssystem mit mindestens einem Abbauwerkzeug und mit mindestens einer Stützvorrichtung.

Im Tunnelbau für den Straßen- und Schienenverkehr und im Stollenbau für die Wasserversorgung und -entsorgung werden Tunnelvortriebsmaschinen eingesetzt, wenn die be­ treffende Bodenart einen mechanisierten Abbau zuläßt. Zu den wesentlichen Arbeitsvorgängen gehören dabei das Lösen des Materials, das Laden (Schuttern) und der Ab­ transport des Abraums auf Fördermitteln sowie das Aus­ kleiden der Tunnelwände. Die Arbeitsmethoden hängen dabei von der Größe des Profils, von den geologischen Verhält­ nissen und von der gewünschten Vortriebsleistung ab.

Im allgemeinen sind Maschinen, die man vorzugsweise Hart­ gesteinsmaschinen nennt, bekannt, wobei diese Maschinen mit einem rotierenden Bohrkopf versehen sind, der das anstehende Erdreich abbohrt und der eventuelle Ausbau der aufgefahrenen Tunnelröhre hinter der Maschine erst später in einem sepa­ raten Arbeitsgang erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tunnelvortriebs­ system zu schaffen, bei dem der Ausbau der aufgefahrenen Tunnelröhre auch direkt nach erfolgtem Abbau des anstehenden Bodens erfolgen kann.

Das erfindungsgemäße Tunnelvortriebssystem ist besonders für den Einsatz in vorübergehend standfesten Böden geeignet, die ohne Schutzschild angefahren werden können, die aber grundsätzlich einen Ausbau benötigen. Die Erfindung hat den großen Vorteil, daß während des Betriebes praktisch keine Umrüstung erfolgen muß, so daß ein äußerst ökonomischer Arbeitsablauf erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein rohrförmiges Träger­ element vorhanden ist, in dessen Innenraum das Abbauwerk­ zeug axial verfahrbar und zur Bildung eines wahlweise kreis­ runden, polygonen oder anderen Tunnelquerschnitts koaxial zur Trägerelement-Achse drehbar gelagert ist,
daß die Stützvorrichtung der Trägerelement-Außenwand axial verfahrbar angelenkt ist,
und daß auf der Außenwand des Trägerelemens ein zum Ein­ bringen von Ausbauelementen unmittelbar hinter der Stirn­ fläche des bereits eingebrachten Ausbaues und unmittelbar vor der Ortsbrust dienender Erektor axial verfahrbar und koaxial zur Trägerelement-Achse drehbar gelagert ist.

Das Abbauwerkzeug besteht vorzugsweise aus einer Reiß- und Ladeschaufel, einem Fräskopf oder einem Hydraulikmeißel und kann bei härterer Geologie gegen einen rotierenden Schräm­ kopf ausgewechselt werden.

Die axiale Verfahrbarkeit sowohl des Abbauwerkzeuges als auch der Stützvorrichtung relativ zueinander gewährleistet ein sehr hohes Maß an Flexibilität. So ist es ohne Veränderung der Stützvorrichtung möglich, das Tragrohr (Trägerelement) in Vorschubrichtung zu bewegen. Dadurch wird das Lösen, Nach­ ziehen und Verankern der Stützvorrichtung eingespart. Das Tragrohr dient somit zur Führung der Abbaumaschine bei einem Vorschub, andererseits nimmt das Tragrohr alle statischen und dynamischen Kräfte auf. Zusätzlich und unabhängig von diesen Maßnahmen besteht die Möglichkeit, das Abbau­ werkzeug in den Innenraum des Tragrohres zurückzuziehen und durch den Innenraum nach hinten zu verfahren und auszu­ wechseln. Das Abbaugerät oder die Werkzeuge sind somit auch im verspreizten Zustand des Tragrohres umrüstbar. Sobald also die Geologie beim Tunnelvortrieb wechselt, kann das Werkzeug jeweils entsprechend angepaßt werden. Der Abraum wird unterhalb des Trägerelements aus dem Abbau­ bereich nach hinten entfernt.

Die zur Längsmittelachse koaxial drehbare Lagerung des Trägerelementes hat den Vorteil, daß das Abbauwerkzeug - besonders wenn es außermittig angeordnet ist - gedreht werden kann, um auf diese Weise den Aktionsbereich opti­ mal auszunutzen, so daß auch beliebige kreisrunde, polygone oder andere Streckenprofile bearbeitet werden können. Wenn das Abbauwerkzeug über ein rohrförmiges Innengehäuse im Trägerelement gelagert ist, so ist ein besonders einfaches Einbringen und Auswechseln des Abbauwerkzeuges durchführ­ bar. Man stellt also ein einziges, genau in den Innenraum des Trägerelementes angepaßtes Mittel bereit, an welchem wiederum alle unterschiedlichen Abbauwerkzeuge ohne indi­ viduelle Anpassung an die Gleitflächen des Trägerelementes angebracht werden.

In einer besonderen Ausgestaltung ist im Innengehäuse ein über ein Getriebe mit dem Abbauwerkzeug drehfest ver­ bundener Antrieb angeordnet. Mit Hilfe dieses Antriebs werden die Abbauwerkzeuge um die Trägerachse bewegt. Man verschafft sich dadurch den Vorteil, daß das Auswechseln eines Abbauwerkzeuges weiter vereinfacht wird da die Antriebs- und Getriebeaggregate im Innengehäuse ver­ bleiben können. Ebenso vorteilhaft ist es, wenn das Innengehäuse an seiner Stirnfläche mit einem Wechsellager zur wahlweisen Aufnahme unterschiedlicher Abbauwerkzeuge versehen ist. Wenn die Abbauwerkzeuge mit den entsprechenden Gegenstücken des Wechsellagers versehen sind, werden die Umrüstzeiten auf ein Minimum verkürzt.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß ein axial verschiebbarer erster Außen­ ring, an welchem die Stützvorrichtung schwenkbar angelenkt ist, auf dem Trägerelement angeordnet ist. An ihren vorderen Enden können sich Anpreßvorrichtungen befinden, durch die die Vorschubkraft und die Reaktion aus dem Drehmoment für den Schrämkopf oder Reiß- und Ladeschaufel auf die Stirnfläche des bereits ausgebauten Tübbings oder einem Stahlring bei Anwendung von Spritzbeton übertragen wird.

In einer Weiterbildung dieser Anordnung sind auf dem ersten Außenring mehrere unabhängige Schwenklager für jeweils eine Stützvorrichtung des Tragrohres vorhanden. Das hat den Vorteil, daß das Tragrohr (Trägerelement) nach allen Richtungen gegen die Tunnelrichtung abgestützt werden kann, so daß auch Reaktionskräfte aus dem Dreh­ moment eines Schrämkopfes nach allen Richtungen aufge­ nommen und abgeleitet werden können. Besonders vorteil­ haft ist es dabei, daß auf dem ersten Außenring über den Umfang verteilt sieben Spreizausleger angeordnet sind.

Vorteilhafterweise weist der Erektor einen Arm auf, der zur Längenänderung aus einem ausfahrbaren Teil und aus einem das ausfahrbare Teil aufnehmenden Teil besteht.

Als sehr vorteilhaft für den Ausbau des Tunnels hat es sich erwiesen, daß auf dem Tragrohr ein unabhängiger, den Erektor tragender zweiter Außenring gelagert ist zum Ver­ setzen der Tübbingsegmente bzw. zum Versetzen von Schalungs­ segmenten bei Verwendung von Ortbeton. Bei Verwendung von Ortbeton müßte jedoch ein besonderer Stützring (Stirnschalung) für den Ortbeton hinter dem Widerlagerarm angeordnet werden.

Das Einbringen eines Tübbings oder ein Ausbau mit Spritz- oder Ortbeton ist daher ohne weiteres unmittelbar hinter der Ortsbrust möglich. Auf diese Weise kann die Sicherung der Abbaustelle ohne Verzögerung durchgeführt werden. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß das Abbauwerkzeug mitsamt den abgespreizten Stützvorrichtungen bei diesen Arbeiten nicht von der Arbeitsstelle entfernt werden muß. Soll das Abbauwerkzeug während der Sicherungsarbeiten geschützt werden, beispielsweise vor Spritzbeton, so genügt es, wenn es in den Innenraum des Tragrohres (Trägerelement) zurück­ gezogen wird.

Das Arbeiten mit dem Erektor auf dem Tragrohr wird dadurch erleichtert, daß der zweite Außenring über ein Rollenelement, beispielsweise kugelgelagerte Laufrollen, auf der Außenwand des Tragrohres aufsitzt. Es ist dabei besonders vorteilhaft, daß auf dem zweiten Außenring ein weiteres Ringelement mit einem Kugellager koaxial drehbar gelagert ist, auf welchem der Erektor schwenkbar angelenkt ist. Somit kann eine aus einem Stück oder aus einzelnen Segmenten zusammensetzbare Verschalung mit geringem Kraftaufwand versetzt werden.

Durch die Tatsache, daß der Ausbau der aufgefahrenen Tunnel­ röhre mittels Tübbings direkt hinter dem Abbaugerät erfolgt, werden Unfälle durch Einbrüche, soweit dieses überhaupt möglich ist, vermieden. Dieses System stellt somit einen wesentlichen Fortschritt in der Technik dar.

Das erfindungsgemäße Tunnelvortriebssystem ist bevorzugt in der Weise ausgebildet, daß zwischen dem Trägerelement einer­ seits und dem Innengehäuse und/oder dem ersten und/oder zweiten Außenring jeweils ein gesteuertes erstes Betätigungs­ element liegt. Durch Ansteuern dieser Betätigungselemente können die zugehörigen Außenringe oder das Innengehäuse auf einfache Weise in die gewünschte Position auf dem Trägerelement verbracht werden. Es hat sich ferner als vor­ teilhaft erwiesen, daß die Spreizausleger jeweils über ein zweites Betätigungselement in ihrer Länge und/oder in ihrem axialen und/oder radialen Abspreizwinkel ausrichtbar sind. Durch die Längenänderung oder durch die Vergrößerung des axialen Abspreizwinkels werden die Spreizausleger zum Ver­ spreizen nach außen gefahren bzw. beim Lösen wieder zurückgenommen. Eine Veränderung des radialen Abspreizwinkels kann dann vorteilhaft sein, wenn ein Spreizausleger bei­ spielsweise vorübergehend entfernt werden muß, um ein Trans­ portmittel oder eine Verschalung in dem Tunnelausbau einzu­ bringen. Die ersten und zweiten Betätigungselemente werden am einfachsten dadurch realisiert, daß sie jeweils einen pneumatisch oder hydraulisch gesteuerten Zylinder aufweisen. Alternativ dazu weisen die ersten und zweiten Betätigungs­ elemente jeweils einen elektrischen Antrieb auf.

Eine bevorzugte Weiterbildung des Tunnelvortriebssystems besteht darin, daß es mit einem Schreitmechanismus versehen ist, so daß es auf einer unwegsamen Sohle nachgeführt bzw. in den ausgebauten Tunnelraum zurückgeführt werden kann. Die Einsatzfähigkeit des Schreitmechanismus wird dadurch er­ höht, daß der Schreitmechanismus mit einer Abspannvorrich­ tung versehen ist. Eine Alternative zum Schreitmechanismus besteht darin, daß ein Fahrwerk, vorzugsweise ein Raupen­ fahrwerk, vorhanden ist.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des Tunnelvortriebs­ systems besteht darin, daß auf dem Trägerelement ein dritter Außenring, an welchem weitere Spreizausleger angeordnet sind, aufgesetzt ist. Mit Hilfe dieses dritten Außenringes und der darauf angeordneten Spreizausleger besteht die Möglich­ keit, das Trägerelement an seinem hinteren Ende, d.h. dem ersten Außenring entgegengesetzt, zu verspreizen oder auf der Tunnelsohle abzustützen.

Die Verfügbarkeit des erfindungsgemäßen Tunnelvortriebssystems wird dadurch erhöht, daß Fördermittel zum Abtransport des ab­ gebauten Erdreiches zwischen den Spreizauslegern angeordnet sind. Wenn das Tunnelvortriebssystem in der Weise weiterge­ bildet ist, daß das bezüglich der Ortsbrust vorne liegende Fördermittel hydraulisch anhebbar bzw. absenkbar ist, so kann das Einsetzen von Ausbauelementen mit Hilfe des Erektors ohne Umrüstzeiten auch unterhalb der Fördermittel durchge­ führt werden. Die Fördermittel bestehen bevorzugt aus end­ losen Transportbändern.

Zusammenfassend bestehen die wesentlichen Vorteile der Erfindung also darin, daß auf dem Tragrohr alle Einrich­ tungen, wie die Abbauwerkzeuge und die Stützvorrichtungen, welche die Funktion von Widerlagern und Erektoren er­ füllen können, angebracht sind und ohne Abbau der gesam­ ten Vorrichtung ausgetauscht und umgerüstet werden können. Auf diese Weise werden die Rüstzeiten äußerst kurz ge­ halten. Die Tunnelvortriebsvorrichtung zeichnet sich ferner durch eine leichte Verfahrbarkeit aus, weil kein Schild­ mantel benötigt wird. Trotzdem ist es möglich, die Abbau­ stelle unmittelbar hinter der Ortsbrust durch eine Aus­ kleidung abzusichern.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in Figuren dar­ gestellten Ausführungsbeispieles weiter beschrieben:

Fig. 1 und

Fig. 2 zeigen schematisch jeweils einen Längsschnitt des Tunnelvortriebssystems vor einer Ortsbrust eines Tunnelausbaustückes;

Fig. 3 zeigt schematisch einen Querschnitt durch das Tunnelausbaustück und durch das Tunnelvortriebs­ system;

Fig. 4 zeigt schematisch einen zweiten Querschnitt durch das Tunnelausbaustück und durch das Tunnelvortriebs­ system;

Fig. 5, 6 und 7 zeigen schematisch jeweils einen Längsschnitt durch die Abbaustelle.

Wie aus der Fig.1 zu entnehmen ist, liegt das Tunnelvor­ triebssystem vor einer Ortsbrust 40 einer Tunnelausbau­ strecke, wobei es gegen die Sohle 41 und den First 42 abgestützt bzw. verspreizt ist. Das Tunnelvortriebssystem weist als ein wesentliches Bestandteil ein rohrförmiges Trägerelement 1 auf, dessen Längsachse in Tunnelrichtung ausgerichtet ist. Im Innenraum des Trägerelementes 1 liegt ein rohrförmiges Innengehäuse 2, an welchem ein an der Stirnseite aus dem Trägerelement 1 herausragendes Abbau­ element 3 raumbeweglich gelagert ist. Eine Stützvorrichtung, bestehend aus ausklappbaren Spreizauslegern 5, und ein Erektor 6 sitzen in Richtung der Trägerachse verschiebbar auf der Außenseite des Trägerelementes 1.

Die Spreizausleger 5 sind alle auf einem ersten Außenring 4 und auf einem dritten Außenring 8 schwenkbar angelenkt, welche das Trägerelement 1 formschlüssig umgeben. Der Erek­ tor 6 befindet sich auf einem dahinter liegenden zweiten Außenring 7. Der zweite Außenring 7 sitzt über ein Rollen­ element 71 auf der Außenfläche des Trägerelementes 1.

Vor der Tunnelbrust 40 liegt ein ungesicherter Streckenteil, an welchem sich ein mit einer Auskleidung 43 versehener Tunnelabschnitt anschließt. Die Auskleidung besteht aus ringstückförmigen Tübbing-Elementen 44.

Bei den Spreizauslegern 5 handelt es sich auf dem Ring 4 um beispielhaft schräg nach vorne gerichtete Widerlagerarme 51, die an ihren Enden mit Abstützklauen 52 versehen sind, und um einen Standfuß 53, der sich in dem hier wiedergegebenen Beispiel über einen Teller 54 senkrecht auf die bereits ausgebaute Tunnelsohle abstützt. Die Widerlagerarme 51 werden jeweils über steuerbare zweite Betätigungselemente 59 in einer axialen Schwenkrichtung bewegt, die aus einem hydraulischen Zylinder 55 und einer Kolbenstange 56 bestehen. Die Schwenkgelenke der Widerlagerarme sowie die (nicht dargestellten) trägerseitigen Gelenke der Betäti­ gungselemente sind an radial nach außen weisenden Rippen 57 auf dem ersten Außenring 4 angebracht.

Bedingt durch die gewählte Darstellungsform sind hier weitere Widerlagerarme, die über den Umfang des Außenrings 4 ver­ teilt angeordnet sind, und die sich an der Streckenwandung abstützen, nicht sichtbar.

Die Stirnseite des Trägerelementes 1 ist mit einem nach außen abgewinkelten Kranz 10 verstärkt. Dieser Kranz dient als Gegenlager für hydraulische erste Betätigungselemente 58, mit welchen der erste Außenring 4 in Richtung der Träger­ achse verfahrbar ist.

Wie aus der Fig.1 beispielhaft zu entnehmen ist, ist diese Verfahrbarkeit durch eine Hydraulikvorrichtung realisierbar. Ebenso sind jedoch elektrisch betriebene Betätigungselemente einsetzbar. Ein Betätigungselement zum Verfahren des zweiten Außenringes ist in der Zeichnung aus Gründen der besseren Übersicht nicht wiedergegeben. Auch hier kann ohne weiteres ein hydraulisches oder elektrisches Betätigungselement vorge­ sehen werden.

Der Erektor 6 weist einen hydraulisch bewegbaren Arm 64 auf, an dessen freien Arm 62 endseitig ein Halteglied 63 angelenkt ist, und der zur Längenänderung aus einem ausfahr­ baren Teil 62 und einem das ausfahrbare Teil 62 aufnehmen­ den Teil 61 besteht.

Auf dem Trägerelement 1 ist im hinteren Bereich der dritte Außenring 8 außen umlaufend aufgesetzt.

Das Innengehäuse 2, das von den Innenflächen des Träger­ elementes 1 geführt wird, ist durch den gesamten Hohl­ raum des Trägerelementes 1 verschiebbar. Es kann ferner zumindest aus der rückwärtigen Öffnung des Trägerelemen­ tes 1 zum Umrüsten des Abbauwerkzeuges 3 vollständig aus­ gefahren werden.

Das Abbauwerkzeug 3 kann- alternativ zu der hier wieder­ gegebenen hydraulisch betätigten Lade- und Reißschaufel 30 - beispielsweise auch aus einem Schrämkopf oder einem Hydraulikmeißel bestehen. Allen Abbauwerkzeugen 3 ist gemeinsam daß sie über ein Drehlager 21 mit dem Innen­ gehäuse 2 drehbar verbunden sind. Das Drehlager 21 be­ steht aus einem im Innengehäuse 2 angeordneten Außen­ ring 22 mit Wälzkörpern 23, und dem mit dem Abbauwerk­ zeug 3 verbundenen Außenring 24.

Eine Drehbewegung des Abraumwerkzeuges 3 erfolgt ausgehend von einem Antrieb 25 auf dem Innengehäuse 2, der über ein Stirnradgetriebe auf das Abbauwerkzeug 3 wirkt. Das Stirn­ radgetriebe besteht aus einem Zahnkranz 27 am Abbauwerk­ zeug 3 und zwei darin eingreifenden Zahnrädern 26 auf Antriebswellen, die aus dem Antrieb 25 herausführen. Wird der Antrieb 25 betätigt, so dreht sich das Abbauwerkzeug 3 um die Trägermittelachse. Die Verbindung des Innenge­ häuses 2 nach außen erfolgt über einen hydraulisch ge­ steuerten Verschiebzylinder 28.

Im folgenden wird anhand eines mehrere Funktionen ein­ schließenden Arbeitsvorganges die Tunnelvortriebsvorrich­ tung weiter beschrieben. Zum Vordrücken des Tunnelvortriebs­ systems an den gewünschten Abbauort kann ein Schreitme­ chanismus mit und ohne Abspannvorrichtung oder ein Raupen­ fahrzeug angeordnet werden, so daß auch ein Zurücknehmen des gesamten Tunnelvortriebsystens in den ausgebauten Tunnel möglich ist.

Vor Beginn der eigentlichen Abbauarbeiten an der Tunnel­ brust 40 wird das Trägerelement 1 in der gewünschten hori­ zontalen und vertikalen Lage im Tunnel durch Ausfahren des Stützfußes 53 und der Spreizelemente 5 verspreizt. Dabei wird besonders darauf geachtet, daß die Abstützklauen 52 auf die Stirnfläche der bereits vorhandenen Verschalung 43 gepreßt sind, um als Widerlager für die Vorschubkräfte des Abbauwerkzeuges 3 zu dienen. Durch die Justierung mit Hilfe der Spreizausleger 5 ist es möglich, das Träger­ elemt 1 in nahezu beliebiger Weise innerhalb des Tunnel­ querschnittes anzuordnen.

Anschließend wird in dem bereits ausgebauten und daher ab­ gesicherten Tunnelbereich dasjenige Abbauwerkzeug 3 auf das Innengehäuse 2 montiert, welches im Hinblick auf das abzu­ bauende Erdreich am geeignetsten erscheint. Das Abbauwerk­ zeug 3 wird zusammen mit dem Innengehäuse 2 von hinten in das Trägerelement eingeführt und bis an den Kopf des Träger­ elementes 1 geschoben. Die Ortsbrust 40 liegt nun im Aktions­ bereich des Abbauwerkzeuges 3. Das Tunnelvortriebssystem ist betriebsbereit.

Während des Abbaus der Ortsbrust 40 erfolgt der Vortrieb des Abbauerkzeuges 3 dadurch, daß das Trägerelement 1, geführt vom ersten Außenring 4 vorgeschoben wird. Der Vorschub kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Ebenso kann das Trägerelement 1 jederzeit wieder zurückgenommen werden, wenn die Arbeiten es erfordern. Dies könnte beispielsweise dann der Fall sein, wenn die Abbaustelle vorsorglich mit Spritzbeton ausgekleidet wird. Zum Schutz des Abbauwerk­ zeuges 3 wird dieses dabei in das Innere des rohrförmigen Trägerelementes 1 zurückgezogen, wie es in Fig.2 veran­ schaulicht ist.

Das vom Abbauwerkzeug 3 an der Ortsbrust abgebaute Erd­ reich wird mit Hilfe von Fördermitteln unter dem Tragrohr nach hinten befördert. Dabei kann das unterhalb des Abraum­ werkzeuges 3 liegende Fördermittel beispielsweise ein Ketten­ kratzförderer 90 sein, während ein dahinter liegendes Fördermittel zweckmäßig als Gummigurtförderer 91 ausgebildet wird. Ein weiteres Gurtband 93 übergibt das abgebaute Erd­ reich an an sich bekannte Tunnelfördereinrichtungen, z.B. Förderwagen, Gurtbänder etc. (nicht dargestellt).

In der Fig. 2 sowie in den übrigen folgenden Figuren sind gleiche Teile wie in Fig.1 mit gleichen Bezugszeichen ver­ sehen, so daß zu ihrer Erklärung auf Fig. 1 verwiesen wird.

Sobald im Verlauf der Vortriebsarbeiten ein weiteres Aus­ fahren des Trägerelementes 1 aus dem ersten Außenring 4 nicht mehr möglich ist, werden die Verspannungen gegen den First 42 und die Tunnelwände gelöst und ein Schreitmecha­ nismus in Bewegung gesetzt. Dies erfolgt durch wechselndes Verlagern und Ausfahren der nach unten gerichteten Spreiz­ ausleger 5.

Aus der Fig. 2 ist ferner ersichtlich, daß auf dem Träger­ element 1 in seinem hinteren Bereich, d.h. an der dem Ab­ bauelement 3 entgegengesetzten Seite ebenfalls Spreiz­ ausleger 5 angeordnet sind. Diese sind auf dem dritten Außenring 8 (Fig. 1) radial nach außen weisend angelenkt.

Fig. 1 und Fig. 2 unterscheiden sich ferner dadurch, daß je­ weils unterschiedliche Ausführungsbeispiele für den Erektor 6 gewählt wurden. Während die Reichweite des Erektor 6 gemäß Fig. 1 durch einen in seiner Länge verstellbaren Arm be­ stimmt wird, ist die Länge des Armes 64 und des Erektors 6 gemäß Fig. 2 fest vorgegeben. Aus Fig. 2 ist ferner zu entnehmen, daß das Halteglied 63 des Erektors 6 über ein Betätigungs­ element 58 relativ zum Arm 64 geschwenkt werden kann, um ein darauf festgehaltenes Tübbingelement 44 in der erforder­ lichen Weise aufzunehmen bzw. in der Verschalung 43 anzu­ ordnen, wie anhand der Fig. 5 bis 7 im einzelnen be­ schrieben wird.

Der in Fig. 3 gezeigte Querschnitt des erfindungsgemäßen Tunnelvortriebsystems bezieht sich auf einen Schnitt entlang der Linie III und der in Fig. 4 gezeigte Querschnitt bezieht sich auf einen Schnitt entlang der Linie IV, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind.

Der Querschnitt in Fig. 3, in welchem aus Gründen der Über­ sichtlichkeit das Abbauwerkzeug 3 nicht eingezeichnet ist, veranschaulicht, daß sich fünf Spreizausleger 5 etwa stern­ förmig über den Umfang des ersten Trägerelements 1 verteilen. Der Kratzförderer 90 ist am ersten Außenring 4 in der Weise aufgehängt, daß sein vorderes Ende auf- bzw. abgeschwenkt werden kann.

Die an ihren freien Enden angebrachten Abstützklauen 52 stützen sich an den Stirnflächen der Auskleidung 43 ab. Die Abstützklauen 52 erstrecken sich dabei im wesentlichen über den gesamten Außenumfang des Tunnels. Links und rechts neben dem Kettenförderer 90 befinden sich zwei Spreizausleger 5′, die über hydraulische Betätigungselemente 59 in axialer Richtung auslenkbar sind. Die Fig. 3 veranschaulicht sowohl eine erste Stellung A, in welcher diese beiden Spreizausleger etwa vertikal ausgerichtet sind, und eine gestrichelt dar­ gestellte Stellung B, in welcher sie etwa 45 Grad in der Zeichenebene seitlich ausgelenkt sind. Diese Auslenkung ist dann von Vorteil und wird dann vorgenommen, wenn die Aus­ kleidung 43 unterhalb des Trägerrohres ausgeführt wird, und wenn die entsprechenden Spreizausleger 5′ zu diesem Zweck entfernt werden müssen. Durch diese seitliche Auslenkung ist es möglich, einerseits die Abstützung sicherzustellen und andererseits genügend Bewegungsfreiraum zum Einführen eines Tübbings mit Hilfe des Erektors bereitzustellen. In der Fig. 3 ist deutlich zu sehen, daß zwischen den Spreiz­ auslegern 5′ in der Stellung B eine lichte Weite vorhanden ist, die das Einschieben eines rohrstückförmigen Tübbings 44 von hinten ermöglicht. In einem derartigen Fall ist natürlich auch der Kratzförderer 90 entfernt bzw. angehoben. Aus Fig. 4 ist zu entnehmen, daß auf dem dritten Außenring 8 vier Spreiz­ ausleger 5 angeordnet sind, die das Trägerelement 1 im wesent­ lichen seitlich und nach unten gegen die Auskleidung 43 ab­ stützen.

Anhand der Fig. 5 bis 7 soll im folgenden das Einbringen eines Tübbingelementes und eine Vorwärtsbewegung des Tunnel­ vortriebsystems erläutert werden. Gemäß Fig. 5 ist das Innenge­ häuse 2 mit dem Abbauelement 3 teilweise aus dem Träger­ element 1 nach vorne herausgeschoben, d.h. die Reichweite in Richtung auf die Tunnelbrust 40 des Trägerelementes 3 ist zu einem großen Teil bereits voll ausgenützt. Ein weiteres Herausfahren des Innengehäuses 2 ist nur bis zu einem Punkt möglich, in welchem eine sichere Führung des Innen­ gehäuses 2 im Trägerelement 1 noch gewährleistet ist.

Über einen Förderer 92, der oberhalb und im hinteren Bereich des Trägerelementes 1 endet, werden Tübbingelemente 44 in die Reichweite des Erektors 6 gefördert.

Fig. 6 zeigt einen nachfolgenden Zustand, in welchem mit Hilfe eines Schreitmechanismus das Trägerelement 1 nachge­ führt wurde, so daß sein vorderer Rand etwa bündig mit dem Vorderrand des Innengehäuses 2 abschließt. Das Abraumwerkzeug 3 kann in dieser neuen Ausgangsstellung in der oben beschrie­ benen Weise durch Herausschieben des Innengehäuses erneut mit einem Vorschub beaufschlagt werden.

Unabhängig von diesem Vorgang veranschaulicht Fig. 6, auf welche Weise ein Tübbingsegment 45 in die Auskleidung 43 unterhalb des Rohrträgers 1 eingebracht wird. Zur Vorbereitung müssen zuerst der Kratzförderer 90 und die beiden benachbar­ ten Spreizausleger in der anhand der Fig. 3 beschriebenen Weise angehoben bzw. seitlich ausgelenkt werden. Anschließend wird ein Tübbingelement 45 vom Fördermittel 92 in der Stellung D vom Erektor 6 ergriffen. Durch eine axiale Verschiebung des Außenringes 7 auf dem Trägerelement 1 hinter den ersten Außenring 4 und durch eine Drehung des Erektors 6 um 180 Grad wird dieses Tübbingelement 45 an der Frontseite der bereits eingebrachten Auskleidung 43 in der Stellung E angesetzt. Um die Bewegungsfreiheit des Erektors 6 nicht zu beein­ trächtigen, sind die beiden ansonsten hinter dem Kratz­ förderer 90 angeordneten Gurtförderer 91, 93 nach hinten zurück­ gezogen.

Fig. 7 veranschaulicht, auf welche Weise ein Tübbingsegment 46 an der Oberseite der Auskleidung 43 angesetzt wird. entsprechende Tübbingsegment 46 in die gewünschte Lage ge­ bracht und dort befestigt ist, wird der ansonsten an der Frontseite dieses Abschnitts der Auskleidung 43 verspreizte Spreizausleger 5 nach unten abgeschwenkt.

Wie im übrigen aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, wird die axiale Bewegung des Erektors 6 durch Verschieben des zwei­ ten Außenrings und die koaxiale Bewegung durch Drehen eines weiteren Ringelementes ermöglicht, welches auf dem zweiten Außenring drehbar angeordnet ist.

Claims (23)

1. Tunnelvortriebssystem mit mindestens einem Abbau­ werkzeug und mit mindestens einer Stützvorrichtung, dadurch gekennzeichnet,
daß ein rohrförmiges Trägerelement (1) vorhanden ist, in dessen Innenraum das Abbauwerkzeug (3) axial verfahr­ bar und zur Bildung eines wahlweise kreisrunden, polygonen oder anderen Tunnelquerschnitts koaxial zur Trägerelement- Achse drehbar gelagert ist,
daß die Stützvorrichtung an der Trägerelement-Außenwand axial verfahrbar angelenkt ist,
und daß auf der Außenwand des Trägerelements (1) ein zum Einbringen von Ausbauelementen unmittelbar hinter der Stirnfläche des bereits eingebrachten Ausbaues und un­ mittelbar vor der Ortsbrust (40) dienender Erektor (6) axial verfahrbar und koaxial zur Trägerelement-Achse drehbar gelagert ist.

2. Tunnelvortriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbauwerkzeug (3) aus einer Reiß- und Ladeschaufel (30), einem Fräskopf oder einem Hydraulikmeißel besteht.

3. Tunnelvortriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbauwerkzeug (3) über ein rohrförmiges Innen­ gehäuse (2) im Trägerelement (1) gelagert ist.

4. Tunnelvortriebssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Innengehäuse (2) ein über ein Getriebe mit dem Abbauwerkzeug (3) drehfest verbundenen Antrieb (25) angeordnet ist.

5. Tunnelvortriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Innengehäuse (2) an seiner Stirnfläche mit einem Drehlager (21) zur wahlweisen Aufnahme unter­ schiedlicher Abbauwerkzeuge (3) versehen ist.

6. Tunnelvortriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein axial verschiebbarer erster Außenring (4), an welchem die Stützvorrichtung schwenkbar angelenkt ist, auf dem Trägerelement (1) angeordnet ist.

7. Tunnelvortriebssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem ersten Außenring (4) mehrere unabhängige Schwenklager für jeweils eine Stützvorrichtung vorhanden sind.

8. Tunnelvortriebssystem nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem ersten Außenring (4) sieben über den Umfang verteilte Spreizausleger (5) angeordnet sind.

9. Tunnelvortriebssystem nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Erektor (6) einen Arm aufweist, der zur Längen­ änderung aus einem ausfahrbaren Teil (62) und aus einem das ausfahrbare Teil (62) aufnehmenden Teil (61) besteht.

10. Tunnelvortriebssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Trägerelement (1) ein unabhängier, den Erektor (6) tragender zweiter Außenring (7) gelagert ist.

11. Tunnelvortriebssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Außenring (7) über ein Rollenelement (71) dreh- und schiebbar auf dem Trägerelement (1) auf­ sitzt.

12. Tunnelvortriebssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem zweiten Außenring (7) ein weiteres Ringele­ ment mit einem Kugellager koaxial drehbar gelagert ist, auf welchem der Erektor (6) schwenkbar angelenkt ist.

13. Tunnelvortriebssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Trägerelement (1) und/oder dem Erektor (6) und dem ersten bzw. zweiten Außenring (4, 7) ein gesteuertes erstes Betätigungselement (58) liegt.

14. Tunnelvortriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizausleger (5) jeweils über ein zweites Betätigungselement (59) in ihrer Länge und/oder in ihrem axialen und/oder radialen Abspreizwinkel ausrichtbar sind.

15. Tunnelvortriebssystem nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Betätigungselemente (58, 59) einen pneumatisch oder hydraulisch gesteuerten Zy­ linder (55) aufweisen.

16. Tunnelvortriebssystem nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Betätigungselemente (58, 59) jeweils einen elektrischen Antrieb aufweisen.

17. Tunnelvortriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem Schreitmechanismus versehen ist.

18. Tunnelvortriebssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreitmechanismus mit einer Abspannvorrichtung versehen ist.

19. Tunnelvortriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreitmechanismus auch ein Fahrwerk, vorzugs­ weise Raupenfahrzeug, ist.

20. Tunnelvortriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Trägerelement (1) ein dritter Außen­ ring (8), an welchem weitere Spreizausleger (5) ange­ ordnet sind, aufgesetzt ist.

21. Tunnelvortriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Fördermittel zum Abtransport des abgebauten Erd­ reiches zwischen den Spreizauslegern (5) angeordnet sind.

22. Tunnelvortriebssystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das bezüglich der Ortsbrust (40) vorne liegende Fördermittel hydraulisch anhebbar bzw. absenkbar ist.

23. Tunnelvortriebssystem nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördermittel aus Transportbändern bestehen.