DE7614295U1

DE7614295U1 - Schildmaschine mit einer vorrichtung zur herstellung einer tunnelauskleidung in ortsbeton

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Publication number: DE7614295U1
Application number: DE19767614295
Authority: DE
Original assignee: (BELGIEN); Bade & Co 3160 Lehrte GmbH; BRUESSEL; D'entreprises Cfe Sa Cie; Ed Francois & Fils Sa; Internationale Des Pieux Armes Frankignoul Sa Luettich Cie
Current assignee: (BELGIEN); Bade & Co 3160 Lehrte GmbH; BRUESSEL; D'entreprises Cfe Sa Cie; Ed Francois & Fils Sa; Internationale Des Pieux Armes Frankignoul Sa Luettich Cie
Priority date: 1976-01-29
Filing date: 1976-05-06
Publication date: 1978-03-16
Also published as: NL181514B; EG17066A; DE2619940C2; NL7700906A; NL181514C; LU76592A1; FR2339737B1; DE2619940A1; FR2339737A1; GB1570552A

Description

PATENTANWALT & MÜNCHEN 4O E. GÜNTER OTTENS jowi-Rop.·««*. 2

_, , , Telefon 32 7111

DIpI-In₀. ₃₂₇₁₇₃

Aklen-Nr. 13 463

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1.) Bade & Co. GmbH, 3160 Lehrte, Germaniastraße 9 2.)^Compagnie d'entreprises CFE S.A., Square Frere-Orban 10, Brüssel

3.) Ed. Francois & FiIs, S,A., 43, Rue du Cornet, Brüssel (Belgien)

(Belgien) 4.) Compagnie Internationale des Pleux Armes Frankignoul,S.A.,

Rue Gretry, I96, 4000 Lüttich (Belgien)

Schildmaschine mit einer Vorrichtung zur Herstellung einer Tunnelauskleidung in Ortsbeton.

Die Erfindung betrifft eine Schildmaschine aiit einer Vorrichtung zur Herstellung einer kontinuierlichen Tunnelauskleidung in komprimiertem Ortsbeton.

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bekannt. Dabei wird im allgemeinen davon ausgegangen, daß von Hand oder auch durch entsprechende Maschinen ein bestimmter Tunnelquerschnitt hergestellt und nach abschnittweisem Vortrieb jeweils im gleichen Arbeitsrhythmus die Tunnelauskleidung eingebracht wird. Die bekannten Verfahren und maschinen arbeiten derart, daß in den sich zwischen Schild und eingebauter Schalung ergebenden freien Raum Frischbeton eingepumpt wird. Auf diesen Beton stützen sich die Vortriebspressen des Schildes über einen Druckverteilring ab. Dieses Abstützen ist aber erst dann möglich, wenn der frische Beton eine gewisse Festigkeit erreicht hat. Das bedeutet für den Vortrieb aber Zeitverlust. Da es nicht möglich ist, die über den Druckverteilring eingeleiteten Pressenkräfte differenziert, d.h. partiell aufzubringen, ergeben sich für den Frischbeton unbestimmte und unkontrollierbare Belastungen, so daß bei sehr wenig widerstandsfähigen

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Böden die Betonmasse nach den Regeln des geringsten Widerstandes in den Boden eingedrückt wird. Bei notwendigen Kurskorrekturen des Schildes oder bei Kurvenfahrten ergeben sich damit zwangsläufig unberechenbare Verhältnisse. Hinzu kommt, daß der Tunnelvortrieb während des Härteprozesses des Betons nicht fortgeführt werden kann, weil Vorschubkräfte nicht abgeleitet werden können. Bei den bisher angewendeten Verfahren war es wegen der konstruktiven Gegebenheiten gar nicht oder nur schwer möglich eine sachgerechte Bewehrung für den Beton präzise einzubringen und zu befestigen.

Die Schildmaschine nach der Erfindung vermeidet diese Nachteile. Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die Herstellung einer Tunnelauskleidung möglich zu machen, bei der der Ortsbeton sofort nach dem Einbringen komprimiert wird, woraus sich große Vorteile für die Dichtigkeit des Betons und seine Belastbarkeit bald nach dem Einbringen ergeben.

Die Schildmaschine nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß neben den an sich bekannten Vortriebspressen am Umfang verteilte Hilfspressen vorgesehen sind, die unabhängig von den Vortriebspressen steuerbar sind, wobei aber die Vortriebspressen und Hilfspressen einen gemeinsamen Druckverteilring besitzen, der geschlossen oder geteilt sein kann. Außerdem können erfindungsgemäß im Druckverteilring zusätzliche Pressen mit geschlossenem oder geteiltem Dichtring beweglich gelagert sein, die einzeln oder in Gruppen steuerbar sind. Diese Pressen zum Komprimieren des Ortsbetons sind hierfür mit Spezialdiehtungen gegen die Ausbauelemente und den Schildmantel versehen. Auch können Aufnähmevorrichtungen zum Einbau vcn axial angeordneten Bewehrungsstäben vorgesehen sein.

Erfindungsgemäß ist ferner ein horizontal im Schildmantel unabhängig gelagerter und über Pressen verschiebbarer Bohrkopf vorgesehen, durch den die beim Bohren auftretenden horizontalen

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Reaktionskräfte über den Schildmantel und die Vortriebspressen mit .Druckverteilerring an die Ausbauelemente ableitbar aittd. Die Ausbauelemente sind derart ausgebildet, daß sie unabhängig vom Profil der Schildmaschine neben regelmäßigen auch jede unregelmäßige Form eines Tunnelinnenprofils möglich machen. Erflndungsgemäß sind schließlich die erwähnten Ausbauelemente mit Widerstandsrillen oder ähnlichen Hilfsmitteln versehen, durch die der Kraftschluß zum erhärteten Ortsbeton verbessert wird.

Der technische Portschritt der Erfindung besteht in der Hauptsache darin, daß der Ortsbeton sofort nach dem Eindringen komprimierbar ist, wodurch die Dichtigkeit des Betons und seine Belastbarkeit bald nach dem Eindringen verbessert wird. Das Komprimieren des Ortsbetons kann unabhängig von den Reaktionskräften des Schildvortriebs nach dem Eindringen erfolgen und twar mit einem beliebig einstellbaren und kontrollierbaren

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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung.

Die Erfindung wird erläutert anhand von Zeichnungen, die einerseits den Aufbau einer vollmechanischen Schildmaschine und außerdem mehrere Schemata zeigen, aus denen sich die Arbeitszyklen der Maschine ergeben.

Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung entsprechend der in Fig. 1' dargestellten Schnittlinie einer vollmechanischen Sehildmaschine nach der Erfindung.

Fig. 1' zeigt eine Schnittansicht entsprechend der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinie;

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Fig. Ι'¹ ist ein Teilschnitt zur Darstellung von Aufnahme-Vorrichtungen für die Anordnung der Längsbewehrung;

Fig. 2 erläutert den ersten Arbeltszyklus; fig· 3 erläutert den zweiten Arbeitszyklus; Fig. 4 erläutert den dritten Arbeitszyklus.

In den Schildmantel 1 einer beispielsweise vollmechanischen fichildmaschine ist ein über Hydraulikzylinder horizontal beweglicher Bohrkopf 2 bekannter Bauart eingebaut (Pig. 1, 1·, 1"). Im Schildmantel 1 sind ferner Schildvortriebspresijon 3 sowie Hilfspressen 4 gelagert. Beide Pressentypen sind verbunden mit einem Druckverteilring 5· Dieser Druckverteilring 5 stützt sich auf die Schalungselemente 6 ab, die aus soviel Ringen bestehen, daß die volle Ausdehnung der Schalungselemente 6_? in Tudnelachse gesehen, iiOtfsitr reicht j üs3 in? ?ir*p^rf^hr'^s?^nh'^t'-*^ir> o-nt-.shefcon. 7 der ausgehärtete Bereich gefunden ist. Im Druckverteilring 5 sind eine Reihe weiterer unabhängig gelagerter und hydraulisch gesteuerter Pressen 8 vorhanden, die ihrerseits einen £3-meinsamen Dichtring 9 besitzen, in dem Spezialdichtungen 10 eingebaut sind. Die eingebaute Bewehrung ist mit 11 bezeichnet. In den Dichtring 9 können parallel zur Tunnelachse verlaufende Aufnahmevorrichtungen 12 eingebaut sein, die auch eine Längsbewehrung in Tunnelaehse für den Ortsbeton ermöglichen. Es ist selbstverständlich, daß auch Handschilde oder teilweise mechanisierte Schildanlagen die grundsätzlich gleiche Ausrüstung haben können.

Die Vortriebspressen 3 haben also die Aufgabe, den Schildmantel gegen die Ortsbrust zu drücken, während die Hilfspressen 4 einerseits die Aufgabe haben, die Vortriebspressen 3 bei dieser Arbeitsleistung zu unterstützen, andererseits die Aufgabe haben, $.%4 YofttltVifteii&i.

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während des Einziehens der Vortriebspressen gegen die Ausbau- j

elemente 6 abschnittsweise angepreßt zu bleiben, wie das in I

Fig. 4 dargestellt ist, wodurch das Einpressen des Betons |

möglich gemacht wird. Die unabhängig arbeitenden Pressen 8 \

hingegen haben lediglich die Aufgabe, einen Kompressions- ' druck auf den Frischbeton auszuüben.

Der Bohrkopf 2 ist über Druckzylinder 16 und Halterungen gegen eine Querversteifung 17 abgeetützt. An den Seiten wird der Bohrkopf 2 durch Zapfen 19 in Lagern 20 geführt, die seitliche Schwenkbewegungen des Bohrkopfes zulassen, wie es in der Darstellung von Fig. 1 angedeutet ist.

Die dargestellte Schildmaschine funktioniert wie folgt: Im ersten Arbeitszyklus (Fig. 2) sind der Bohrkopf 2 sowie die Vortriebspressen 3 und die Hilfspressen 4 in den Schildmantel 1 eingezogen. Die Bewehrung 11 ist eingebaut und der freie Raum zwischen Schildmantel 1 und Schalungselementen 6 ist mit Frischbeton 7 vollgepumpt. Der mit den Vortriebspressen 3 und den Hilfspressen 4 verbundene Druckverteilring 5 liegt kraftschlüssig an den Schalungselementen

6 an, während durch die unabhängig gesteuerten und gelagerten Pressen 8 mit dem Dichtring 9 der eingebrachte Frischbeton

7 sowohl durch den Druck der Verpresspumpen wie durch Eigenbewegung der Pressen 8 mit Dichtring 9 verdichtet wird.

Im zweiten Arbeitszyklus (Fig. 3) wird der Schildmantel 1 durch die Vortriebspressen 3 und die Hilfspressen 4 vorwärts gedrückt, wobei die Reaktionskräfte kontrolliert üben· den Druckverteilring 5 in die Ausbauelemente 6 eingeleitet werden. Da die Ausbauelemente 6 wegen ihrer Länge bis in den bereits erhärteten Beton der Tunnelröhre reichen, ist es

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möglich, Kurskorrekturen des Schildmantels 1, z.B. Kurven, exakt kraftSchlussig zu steuern. Während des Yorschiebens des Schildmantels 1 durch die Vortriebspressen 3 und die Hilfspressen 4 arbeitet der Bohrkopf 2 und baut den Boden ab. Besonders wichtig ist während dieses Arbeitszyklus, daß die unabhängigen Pressen 8 ihren Dichtring 9 mit kontrolliertem Druck gegen den Frischbeton 7 drücken, wobei mögliche unerwünschte Druckerhöhungen und Herabsetzungen durch die getrennte Steuerung der Pressen 8 vermieden werden. Der Frischbeton 7 wird also nur mit dem sich aus den geologischen oder |

I bodenmechanischen Notwendigkeiten ergebenden Druck belastet und verdichtet. Na.ch Beendigung des zweiten Arbeitszyklus 1st der Schildmantel 1 entsprechend der Hublänge der Vortriebspressen 3 und der Hilfspressen 4 vorgeschoben und der anstehende Boden an der Ortsbrust durch den Bohrkopf 2 abgebaut.

Im dritten Arbeitszyklus werden die Vortriebspressen 3 eingebogen, während die Hilfspressen 4 mit ihren Stützelementen gegen die Ausbauelemente 6 abschnittsweise angepreßt bleiben (Fig. 4). Duräh gruppenweises Einziehen bzw. Ausfahren der Hilfspressen 4 kann nunmehr die Längs- und Radialbewehrung 11 eingelegt und die erforderlichen Elemente des Ausbaus 6 vorgebaut werden. Zwischen Schildmantelende 1 und Ausbauelementen 6 entsteht so der Raum für die nächste Füllung mit Frischbeton 7. Gleichzeitig und während dem Einlegen der Bewehrung 11 wird der Bohrkopf 2 mit Hilfe seiner unabhängigen Vorschubpressen 3 horizontal um den möglichen Hub vorwärtsgebohrt, ßo daß für den Tunnelvortrieb keine Zeit verlorengeht. Dabei bleibt der Kraftfluß kontrolliert über die jeweilig an den Ausbauelementen 6 noch anliegenden Gruppen der Hilfspressen 4 erhalten.

Im vierten Arbeitszyklus wird der Schildmantel 1 durch die

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Vortriebspressen 3 sowie die Hilfspressen 4 vorgeschoben und j gleichzeitig nun der Frischbeton 7 eingepumpt. Die Pressen 8 sind soweit ausgefahren daß der Dichtring 9 am Frischbeton 7 unter dem gewünschten Druck anliegt, wobei die Spezialdichtungen 10 an den Ausbauelementen 6 sowie am Schildmantel 1 anliegen, so daß Frischbeton 7 nicht austreten kann. Nach Aufbau eines entsprechenden Drucks im Frischbeton 7 fahren flie Pressen 8 mit dem Dichtring 9 bis zum gewünschten Druckj gleiengewicht und halten dieses Druckgleichgewicht konstant, j unabhängig davon, welche Reaktionskräfte von den Vortriebsj pressen 3 bzw. Hilfspressen 7 abgegeben werden müssen. Der Bohrkopf 2 ist wieder in die hintere Stellung im Schildmantel 1 gefahren. Nach Abschluß dieses vierten Arbeits- ! zyklus kann erneut der erste Zyklus beginnen.

j Durch die Anordnung der beschriebenen maschinellen Ein-' richtung und des Arbeitsverfahrens wird es auch möglich,

daß' die Ausbauelemente 6 in bezug auf die Formgebung gegen ; den eingepumpten Frischbeton 7 Jede gewünschte Ausbildung

erhalten können. Die Formgebung des komprimierten Ortsbetons kann so beispielsweise den statischen Bedürfnissen einer "■ Tunnelauskleidung gemäß den geologischen oder bodenmechanischen : Erfordernissen optimal angepaßt werden.

Die verwendeten Schalungselemente 6 sind derartig in Einzelelemente aufgelöst, daß sie jeweils nach Erhär-ten des Betons einzeln demontiert und beim Neueinbau im Bereich der Pressen 3 und 4 wieder vorgebaut werden können.

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Claims

1. Schildmaschine mit einem Bohrkopf, der unabhängig im Schildmantel gelagert und mittels auf der Innenseitr des Schildmantels angeordnete Vortriebspressen horizontal verschiebbar ist mit einer Vorrichtung zur Herstellung einer Tunne!auskleidung in Ortsbeton, dadurch gekennzeichnet, άε.β au? der Innenseite des Schildmantels zusätzlich zu den Vertr'-ebspressen (3) am Umfang verteilte Hilfspressen (4·) vor einem Druckverteilerring (5) angeordnet sind, der sich auf der Innenseite des Schildmantels über den Umfang erstreckt und daß die Hilfspressen (^) unabhängig von den Vortriebspressen (3) steuerbar sind.

2. Schildmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Druckverteilerring (5) unabhängig gesteuerte Pressen (8) vorgesehen sind, die über einen Dichtring (9) einen Druck auf den Frischbeton (7) ausüben.

3. Schildmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (9) geteilt ausgebildet ist.

Schildmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (9) für die Pressen (8) mit Dichtungen (10) versehen ist, die einerseits gegen den Schildmantel (1) und andererseits gegen die Ausbauelemente (6) wirksam &ind.

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— 2 —

5· ' Schildmaschine nach Anspruch 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Dichtring (9) Aufnähmevorrichtungen (12) zum Einbau von Axialbewehrungsstäben (11) vorgesehen sind.

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