DE8890062U1 - Circular tunnelling machine - Google Patents
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Description
A 486 - we.A 486 - we.
Die Erfindung betrifft eine Kreisvortriebsmaschine mit Ausleger für den Tunnelbau.The invention relates to a circular tunnel boring machine with a boom for tunnel construction.
Der schrittweise Aushub von Tunneln durch verfahrbare Kreisvortriebsmaschinen mit Ausleger ist bestens bekannt. Die zur Aufnahme einer derartigen Maschine in einem Tunnel erforderliche Anfangslänge jedoch schließt deren Einsatz aus sowohl praktischen wie auch wirtschaftlichen Gründen in solchen Fällen aus, wo der zu erstellende Tunnel eine relativ geringe Länge aufweist.The step-by-step excavation of tunnels by means of mobile circular tunnel boring machines with booms is well known. However, the initial length required to accommodate such a machine in a tunnel precludes its use for both practical and economic reasons in cases where the tunnel to be constructed is relatively short.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Kreisvortriebsmaschinej welche den Einbau bleibender Stützsegmente vor der Maschine und ihrer Betriebsmannschaft ermöglicht, so daß diese ständig geschützt sind und die Arbeit in regelmäßigenThe object of the present invention is to create a circular tunnelling machinej which enables the installation of permanent support segments in front of the machine and its operating crew, so that they are constantly protected and the work can be carried out at regular intervals.
A 436A436
- Takten vorangetrieben werden kann. Da das von einer Kreisvortriebsmaschine mit Ausleger zu schneidende Profil sich problemlos verändern lässt, ist eine solche Maschine auch geeignet, auf herkömmlichem Wege unter Benutzung gewölbter oder quadratischer Stützelemente und Umstellung auf den Kreisvortrieb beim Antreffen instabiler Bodenverhältnisse lange Strassentrassen herzustellen und die bei Kreuzungsbauwerken erforderlichen Aushub- bzw. Abraumarbeiten durchzuführen. - cycles. Since the profile to be cut by a circular tunnelling machine with a boom can be easily changed, such a machine is also suitable for creating long road routes in the conventional way using curved or square support elements and switching to circular tunnelling when unstable ground conditions are encountered and for carrying out the excavation or clearing work required for crossing structures.
Die Erfindung sieht vor, eine Kreisvortriebsnaschine mit einem länglichen Maschinenkörper zu schaffen, an dessen vorderem Ende ein nach vorn gerichteter Schneidkopfausleger angeordnet ist, Vorrichtungen zur Vorwärtsbewegung des Maschinenkörpers und mindestens einer auf dem Maschinenkörper montierten, anpassbaren Hubvorrichtung, deren Arbeitsbereich s-'ch vom hinteren bis über das vordere Ende des Maschinenkörpers hinweg erstreckt und die ei-nrichtbar ist für den Transport von Tunnel Stützsegmenten von der Rückseite der Maschine bis zu einer vor dieser gelegenen Stelle zum Einbau von Tunnel stützringen bzw. zur Abförderung von Aushubmaterial von dem Bereich vor der Maschine zur Sammelschürze.The invention provides for the creation of a circular tunnelling machine with an elongated machine body, at the front end of which a forward-facing cutting head boom is arranged, devices for moving the machine body forward and at least one adjustable lifting device mounted on the machine body, the working area of which extends from the rear to beyond the front end of the machine body and which can be set up for the transport of tunnel support segments from the rear of the machine to a location in front of it for the installation of tunnel support rings or for the removal of excavated material from the area in front of the machine to the collection apron.
Vorzugsweise besteht diese mindestens eine anpassbare Hubvorrichtung aus einem an einer Seite des Maschinenkörpers •angeordneten Kran.Preferably, this at least one adjustable lifting device consists of a crane arranged on one side of the machine body.
Weiterhin ist vorzugsweise der oder jeder Kran verschiebbar auf einem Fahrrahiren cer Maschine ausgebildet und um eine senkrechte Achse drehbar.Furthermore, the or each crane is preferably designed to be movable on a chassis of the machine and to be rotatable about a vertical axis.
Audi ist vorzugsweise der biw jeder Kran auf dem Fahrrahmsn durch einen hydraulisch betätigten Zahnstangentrieb bewegbar· Audi is preferably the biw each crane on the chassisn by a hydraulically operated rack and pinion drive movable ·
•j- 3 -·. *: ·..·: : a 486•j- 3 -·. *: ·..·: : a 486
Vorzugsweise 1st darüber hinaus vorgesehen, daß der bzw. jeder Kran aus einem Unterbau und einem klappbaren Ausleger 1n KompaktausfUhrung besteht und mittels eines hydraulischen Drehantriebes um eine auf dem Fahrrahmen senkrecht stehende Achse drehbar ist.Preferably, it is also provided that the or each crane consists of a substructure and a foldable boom in a compact design and can be rotated by means of a hydraulic rotary drive about an axis that is vertical on the chassis.
Darüber hinaus ist der bzw. jeder Kran dahingehend anpass- oder umrüstbar, daß er mit einem Schalengreifer oder einem abnehmbaren Anschlußteil zur Verbindung mit ei nor an einem Tunnelstützsegment anbringbaren Kupplungskugel betreibbar ist.In addition, the or each crane can be adapted or converted to operate with a bucket grab or a removable connector for connection to a coupling ball that can be attached to a tunnel support segment.
Schließlich ist vorzugsweise ein Kran auf jeder Seite des Maschinenkörpers vorgesehen.Finally, a crane is preferably provided on each side of the machine body.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sei nunmehr als Beispiel beschrieben mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen darstellt:An embodiment of the present invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings in which:
Kreisvortriebsmaschine, die das Gerät im Tunnelbohreinsatz ohne Benutzung der anpassbat en Hubvorrichtung zeigt;Circular boring machine showing the machine in tunnel boring operation without using the adjustable lifting device;
Figur 2 eine Ansicht des vorderen Endes der Maschine gemäß Figur 1;Figure 2 is a view of the front end of the machine according to Figure 1;
Figur 3 eine Seitenansicht der Maschine, welche die anpassbare Hubvorrichtung im Betrieb mit Schalengreifer zeigt; Figure 3 is a side view of the machine showing the adjustable lifting device in operation with a grapple;
die anpassbare Hubvorrichtung beim Hubtransport eines Tunnel Stützringes zeigt; shows the adjustable lifting device during the lifting and transport of a tunnel support ring;
Figur 4;
35Figure 4;
35
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Figur 6 ein im vergrösserten Maßstab gezeichnetes Detail der Hubvorrichtung; Figure 6 is a detail of the lifting device drawn on an enlarged scale;
der Maschine im Einsatz mit Bohreinrichtung; the machine in use with drilling equipment;
Figur 8 ein in der Seitenansicht gezeichnetes Detail der Vorrichtung zum Verfahren der Hubvorrichtung in der Längsachse des Maschinenkörpers; und Figure 8 is a side view of a detail of the device for moving the lifting device along the longitudinal axis of the machine body; and
Figur 9 eine im Schnitt gezeichnete Endansicht auf der Linie IX-IX gemäß Figur 8. Figure 9 is a sectional end view taken along line IX-IX in Figure 8.
Die Figuren 1 und 2 zeigen eine schienengebundene, selbstfahrende Kreisvortriebsmaschine mit einem länglichen Körper 11, an dessen vorderem Ende ein SchneidKnpfausleger 12 gelagert ist. Auf dem Ausleger 12 befindet sich eine zurückziehbare Plattform 13, auf welcher eine Deckenanker-Bohrmaschine 13' sowie Sicherungsschienen 13" (Fig. 7) zum Einsatz bei wie in Fig. 7 dargestellt ausgefahrener Plattform angeordnet werden können.Figures 1 and 2 show a rail-mounted, self-propelled circular tunnel boring machine with an elongated body 11, at the front end of which a cutting boom 12 is mounted. On the boom 12 there is a retractable platform 13, on which a ceiling anchor drilling machine 13' and safety rails 13" (Fig. 7) can be arranged for use when the platform is extended as shown in Fig. 7.
Zwei anpassbare Hubvorrichtungen in Form kompakter Klappkrane 14 sind wie nachstehend beschrieben an den Seiten des Maschinenkörpers verschiebbar montiert. Jeder Kran 14 sitzt auf einem generell mit der ßezugsziffer 15A, 15B bezeichneten Längsfahrrahmen, der seinerseits verschiebbar auf einer KOnsole 16A, 16B sitzt: die Konsolen sind an linken bzw. rechten Fahrrahmen 17A, 17B auf jeder Seite des Maschinenkörpers befestigt, wie dies am besten aus den figuren 8 und ersichtlich ist.Two adjustable lifting devices in the form of compact folding cranes 14 are slidably mounted on the sides of the machine body as described below. Each crane 14 sits on a longitudinal travelling frame generally designated by the reference numeral 15A, 15B, which in turn sits slidably on a bracket 16A, 16B: the brackets are attached to left and right travelling frames 17A, 17B on each side of the machine body, respectively, as best seen in figures 8 and 9.
Jeder Kran 14 umfasst einen Sockel unterbau 18, auf dem ein erster Arm 19 drehbar gelagert ist; von diesem Arm 19 gehen zwei weitere Arme 20, 21 aus, die jeweils dreh- bzw. schwenk-Each crane 14 comprises a base substructure 18 on which a first arm 19 is mounted so as to rotate; from this arm 19 extend two further arms 20, 21, each of which can rotate or swivel.
■ 5:- .: ."..". A 486■ 5:- .: ."..". A 486
bar sind, so daß diese mit dem Arm 19 fluchtend ausgefahren oder raumsparend auf dem Gerät zusammengeklappt werden können (siehe Fig. 3).bar so that they can be extended flush with the arm 19 or folded up on the device to save space (see Fig. 3).
Das Ende eines jeden dieser Arme ist anpassbar bzw. umbaufähig dergestalt, daß diese einen Schalengreifer 25 wie in Fig. 3 dargestellt oder einen Schneil-Entkupplungsmechanismus 26 (Fig. 4 und 6) für den Hubtransport und die Positionierung von Segmenten 27 eines Tunnel Stützringes 28 aufnehmen können.The end of each of these arms is adaptable or convertible to accommodate a shell gripper 25 as shown in Fig. 3 or a quick release mechanism 26 (Figs. 4 and 6) for lifting and positioning segments 27 of a tunnel support ring 28.
Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, besteht jeder Ring aus 5 Segmenten 27, und zwar mit einem Öffnungwinkel von 80° - und eines mit 40° - Winkelabstand, wobei das letztere von der Senkrechtachse abgesetzt angeordnet ist. Der Mechanismus 26 dient auch dem Hubtransport und der Positionierung der vorgeformten Füll Segmente 29 (gestrichelte Darstellung in Fig. 2) zur Herstellungeiner ebenenen Bodenfläche. Dieses Segment 29 wird jeweils hälftig über den neugeformten Ring nach hintend überstehend verlegt, wie diesAs can best be seen in Fig. 2, each ring consists of 5 segments 27, one with an opening angle of 80° and one with an angular distance of 40°, the latter being arranged offset from the vertical axis. The mechanism 26 also serves to lift and position the pre-formed filling segments 29 (dashed representation in Fig. 2) to produce a flat floor surface. This segment 29 is laid halfway over the newly formed ring, protruding to the rear, as shown in
die Fig. 1 zeigt.which Fig. 1 shows.
Wie am besten aus Fig. 6 ersichtlich, besteht der Schnell-Entkupplungsmechanismus 26 aus einem Anschlußteil 30, das abnehmbar am Ende des äusseren Gliedes 21 des Krans 14 anAs best seen in Fig. 6, the quick release mechanism 26 consists of a connector 30 which is detachably attached to the end of the outer member 21 of the crane 14
geordnet ist, sowie aus einem Kupplungsdorn 31 zur lösbaren Verbindung mit dem zu hebenden Segment 27/29.as well as a coupling mandrel 31 for the detachable connection to the segment 27/29 to be lifted.
Das Anschlußteil 30 trägt einen axial drehbaren Kopf 32 zur Aufnahme der Kugel 33 des Kupplungsdorns nach Lösen eines Riegels 34 zur Einführung der Kugel. Der Kupplungsdorn besitzt einen mit Gewinde versehenen Schaft 35, der vom Kugelende ausgehend gebildet ist und in eine Gewindeöffnung 36 im Segment 27/29 eingreift. Der Kupplungsdorn wird vor dem Hub- und Positionierungsvorgang in das entsprechendeThe connecting part 30 carries an axially rotatable head 32 for accommodating the ball 33 of the coupling mandrel after releasing a latch 34 to insert the ball. The coupling mandrel has a threaded shaft 35 which is formed from the end of the ball and engages in a threaded opening 36 in the segment 27/29. The coupling mandrel is inserted into the corresponding
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dann wird die Kugel von dem Anschlußteil 30 erfasst, das Segment mit manueller Unterstützung bei dessen bewegung über das Kugelgelenk gehoben und positioniert und nach Einbau des Segments der Kopf von der Kugel gelöst und der Kupplungsdorn vom Segment abgenommen.The ball is then gripped by the connecting part 30, the segment is lifted and positioned over the ball joint with manual support during its movement, and after the segment has been installed, the head is released from the ball and the coupling mandrel is removed from the segment.
üie Maschine ist mit einer Vorrichtung ausgestattet zur Begrenzunq der Umfangsbewegung des Schneidkopfauslegers mit dem Ziel der genauen Ausbildung des jeweils geforderten Profils, die beispielsweise aus einem Profilrinq (nicht dargestellt) zur mechanischen Steuerung der Auslegerbewegung bestehen bzw. in Form einer elektronischen Programmsteuerung vorgesehen sein kann, welche die Bewegungen des Schneidkopfauslegers auf elektrischem We^e steuert.The machine is equipped with a device for limiting the circumferential movement of the cutting head boom with the aim of precisely forming the required profile, which can, for example, consist of a profile ring (not shown) for mechanical control of the boom movement or can be provided in the form of an electronic program control which controls the movements of the cutting head boom electrically.
Eine Sarmnelschürze 40 befindet sich am vorderen Ende des Maschinenkörpers: die Nase 41 dieser Schürze ist der Form des Tunnelboden, d.h. eben oder gewölbt, angepasst.A Sarmnel apron 40 is located at the front end of the machine body: the nose 41 of this apron is adapted to the shape of the tunnel floor, i.e. flat or curved.
Die einzelnen Arbeitsgänge der vorbeschriebenen Kreisvortriebsmaschine laufen wie folgt ab:The individual operations of the circular tunnel boring machine described above take place as follows:
1. Einpassen des Füll segments 29 über den jeweils zuletzt installierten Ring, jedoch nur über die hintere Hälfte desselben vorspringend;1. Fit the filling segment 29 over the last installed ring, but only protruding over the rear half of the ring;
2. Vorwärtsfahrt der Maschine und Schneidarbeit im Tunnelprofil mittels des auslegermontierten Schneidskopfes und vorbekannter Profi 1-Begrenzungsvorrichtungen sowie gleicr, zeitiger Austrag des Abraummaterials über die Sammelschürze (Fig. 1);2. Forward travel of the machine and cutting work in the tunnel profile using the boom-mounted cutting head and previously known Profi 1 limiting devices and simultaneous discharge of the excavated material via the collecting apron (Fig. 1);
3. Rückwärtsfahrt der Maschine;3. Reverse movement of the machine;
4. Je nach Erfordernis Einbau von Bohrmaschine 13' sowie Sicherungsschienen 13" auf der Plattform 13 des Schneidkopfauslegers, Bohrarbeit in Deckengewölbe bzw. Vortriebs-4. Depending on requirements, installation of drilling machine 13' and safety rails 13" on the platform 13 of the cutting head boom, drilling work in ceiling vault or tunnelling
oc wand sowie Einsetzen von Deckenankern bzw. von Holzdübelnoc wall and installation of ceiling anchors or wooden dowels
in die Wandung;into the wall;
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5. Demontage der Bohrmaschine, Anbau des Schalengreifers 25 an den Kranarm 21 und Verlagerung von Aushub- bzw. Abraummaterial auf die Schürze zum Abtransport (Fig. 3);5. Dismantling the drilling machine, attaching the grab 25 to the crane arm 21 and moving excavated or waste material onto the apron for removal (Fig. 3);
6. Demontage des Schalengreifers 25 sowie Montage des schnei 1-lösenden Anschlußteils 30 an den Kranarm sowie der Kupplungskugel 31 an ein Tunnelstützsegment;6. Dismantling of the grab 25 and assembly of the cutting-off connection part 30 to the crane arm and the coupling ball 31 to a tunnel support segment;
7. Verbindung des Kupplungsdorns 31 mit dem Anschlußteil 30 und Positionierung des Segments vom rückseitigen Bereich aus an einer vor der Maschine gelegenen Montagestelle zusammen mit d^n erforderlichen Verbindungsplatten und hölzernen Futterstücken (nicht dargestellt) - (Fig. 4);7. Connecting the coupling mandrel 31 to the connecting part 30 and positioning the segment from the rear area at an assembly point in front of the machine together with the necessary connecting plates and wooden chucks (not shown) - (Fig. 4);
8. Trennen des Kupplungsdorns 31 vom Anschlußteil 30 und Wegnahme desselben vom eingebauten Segment;8. Separating the coupling mandrel 31 from the connecting part 30 and removing it from the installed segment;
9. Aufeinanderfolgende Aufnahme der restlichen vier Segmente durch den Kupplungsdorn 31, bis sämtliche fünf Segmente zu einem kompletten Tunnel stützring zusammengefügt sind;9. Successive insertion of the remaining four segments through the coupling mandrel 31 until all five segments are assembled to form a complete tunnel support ring;
10. Heranfahren der Maschine an die Stollenstirnwand und Wiederholung der Arbeitsgänge 1-9.10. Move the machine to the tunnel front wall and repeat operations 1-9.
In solchen Fällen, da die herzustellende Trasse eine andere als kreisrunde Form bekommt, d.h. in der Ausführung mit ebenem Boden wie beispilesweise in gewölbten oder rechteckigen bzw. quadratischen Streckenführungen, lassen sich Schneidprofil bzw. Schneidprogramm und die Form der Sammelschürzennase entsprechend anpassen und verändern.In cases where the route to be constructed has a shape other than circular, i.e. in the version with a flat base such as in curved or rectangular or square routes, the cutting profile or cutting program and the shape of the collecting apron nose can be adapted and changed accordingly.
Die Figuren 8 und 9 zeigen einen Teil der rechten Maschinenseite, wobei die Konsole 16B mit dem rechten Fahrrahmen 17 B der Maschine verschraubt und mit einem Paar senkrecht voneinander abgesetzter horizontaler Schienen 49, 50 versehen ist. Diese werden aufgenommen vom Grundrahmen 15B, der den Sockelunterbau 18 des Krans trägt und In Längsrichtung der Schienen verschiebbar 1st. Der Grund- bzw. Fahrrahmen 15B umfasstFigures 8 and 9 show part of the right side of the machine, with the bracket 16B bolted to the right running frame 17B of the machine and provided with a pair of vertically spaced horizontal rails 49, 50. These are held by the base frame 15B, which supports the base substructure 18 of the crane and can be moved in the longitudinal direction of the rails. The base or running frame 15B comprises
eine horizontale Grundplatte 42 in Verbindung mit der oberen Schiene 49 und einer hängenden Zarge 43 zur Aufnahme der unteren Schiene 50. Die Hängezarge umschliesst die Vorrichtung zur Bewegung des Grundrahmens in der Längsachse des Maschinenkörpers. Diese Vorrichtung umfasst vier Ritzel 44 mit Aufhängung an der Grundplatte 42 und Antrieb in beiden Richtungen durch Hydro-Motore 45, 45' sowie 46, 46' in paralleler Betriebsweise. Die Ritzel 44 stheen in Eingriff mit einer stehenden Stiftzahnstange 47 auf der Konsole 16A. Die Motoren 45, 45' bzw. 46, 46' sind auf der Grundplatte 42 jeweils paarweise an jeder Seite des Sockel Unterhaus 18 angeordnet und stehen jeweils in Flucht mit dem zugeordneten Ritzel 44.a horizontal base plate 42 in connection with the upper rail 49 and a hanging frame 43 for receiving the lower rail 50. The hanging frame encloses the device for moving the base frame in the longitudinal axis of the machine body. This device comprises four pinions 44 suspended on the base plate 42 and driven in both directions by hydraulic motors 45, 45' and 46, 46' in parallel operation. The pinions 44 are in engagement with a standing pin rack 47 on the console 16A. The motors 45, 45' and 46, 46' are arranged in pairs on the base plate 42 on each side of the base lower housing 18 and are each aligned with the associated pinion 44.
Die Drehbewegung des Krans 14 um seinen Grundrahmen 42 herum erfolgt durch hydraulische Drehantriebe 48, die in den Figuren 2 bis 4 am deutlichsten dargestellt sind.The rotary movement of the crane 14 around its base frame 42 is carried out by hydraulic rotary drives 48, which are most clearly shown in Figures 2 to 4.
Eine ähnliche Anordnung befindet sich auf der linken Maschinenseite.
20A similar arrangement is located on the left side of the machine.
20
Claims (10)
355. Machine according to claims 1 to 4, characterized in that the or each lifting device consists of a crane with a substructure (18) and foldable boom arms (19-21) in a compact design and can be rotated by means of a hydraulic rotary drive (48) about an axis perpendicular to the traveling frame.
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