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Einrichtung zur Herstellung von Stollen und Tunnels, insbesondere
von U-Bahn-Tunnels und Luftschutzräumen, in Schürfboden Die Erfindung betrifft eine
Einrichtung zum möglichst schnellen und billigen Herstellen von Stollen u. dgl.
Für U-Bahn-Tunnels, zwischen den Bahnhöfen z. B., würden durch die Anwendung der
Einrichtung nach der Erfindung, durch den Bau kleinerer Tunnels nebeneinander, nicht
nur die Erd-und Betonarbeiten erheblich verringert, es würden vor allem beim Bau
unter Straßen der Aufbruch und die Wiederherstellung derselben mit allen Nebenarbeiten
vermieden und der oberirdische Verkehr nicht gestört.
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Für Luftschutzzwecke kann in sicherer Tiefe auch unter Gebäuden gebaut
werden. Eingänge könnten nach der gleichen Bauweise schräg dort angelegt werden,
wo dieselben erforderlich und möglich sind. Wegen der Billigkeit der Bauweise könnten
viele Ausfahrten nach verschiedenen Richtungen bis weit außerhalb der Gefahrenzone
geführt werden.
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Die besondere Form des Gewölbesteines in Verbindung mit der neuen
Fugendichtung bewirkt, daß das Gewölbe sich bei der Herstellung unter Pressendruck
ausdehnen möchte, so daß es sich infolgedessen fest an die Bodenwandung anpreßt.
Hierdurch wird das Setzen des Gewölbes vermieden, der Boden bleibt in seinem gewachsenen
Urzustand und belastet das Gewölbe wenig oder gar nicht; die Auskleidung darf dünner
sein (erhebliche Betonersparnis, Eisen gar .nicht erforderlich 1).
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Eine weitere sehr wesentliche Ersparnis liegt in der fast rein maschinellen
Arbeitsweise aller Vorrichtungen
hierzu, durch deren Anwendung,
bei einem Stollendurchmesser von 5 m z. B., ein Vortrieb von mehr als 2 m in der
Stunde ausgemauert erzielt werden soll.
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Vorkommende Hindernisse lassen sich durch die Ausschnitte der Brustschildfräse
oder durch Abmontieren des jeweiligen Kreisausschnittes leichter beseitigen.
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Bei Wasser ist der Einbau von Druckkammern durch den runden Querschnitt
erleichtert.
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Die Einrichtung zur Herstellung von Stollen nach der Erfindung besteht
aus folgenden Vorrichtungen: der Vortriebmaschine, der Beladevorrichtung, .der Mauermaschine,
der Entladevorrichtung, der Krananlage, dem Gewölbestein, der Fugendichtung und
der Rohrbuchse.
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Die volle Wirtschaftlichkeit der Einrichtung wird nur im Zusammenwirken
dieser hierfür entwickelten Vorrichtungen erzielt; deshalb müssen auch alle Teile
derselben, auch solche, die als bekannt gelten, in diese einbezogen werden.
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Die Vortriebmaschine besteht aus einer Brustschildfräse und an sich
bekannten Wandringen. Die Brustschildfräse sichert den Boden vor Ort gegen Abrutschen,
fräst denselben beim Rotieren ab und leitet den gelösten Boden über das Zentrum
gesammelt für die Verladung hinaus. Die Wandringe sichern den Boden bis zur Ausmauerung
und tragen die Antriebsmotoren. Die hydraulischen Pressen im letzten Wandring schieben
die Maschine vor.
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Die Verladeeinrichtung besteht aus einem bekannten Becherwerk, einem
Bodensammler und einer Verladebühne. Das Becherwerk trägt den aus der Brustschildfräse
herausrieselnden Boden hinauf zum Bodensammler und ebnet denselben darin ein. Der
Bodensammler nimmt den Bodenanfall von je einem Arbeitsturnus auf und entlädt denselben
durch Kippen des Bodens in Sekundenschnelle in die auf der Verladebühne bereitstehende
Lore.
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Die Mauermaschine besteht aus einem Verteilerring, der sich aus Steinkammern
und den Antriebvorrichtungen für dieselben zusammensetzt. Durch die hydraulischen
Pressen werden alle Steine eines Verbandringes gleichzeitig aus dem Verteilerring
ausgestoßen und in:die Mauerverzahnung eingesetzt.
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Die Entladevorrichtung für die Gewölbesteine besteht aus einem Transportband
und besonders hierfür eingerichteten Loren.
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Die Krananlage besteht aus am Gewölbe mittels der Rohrbuchsen befestigten
Laufträgern mit Laufkatzen zum Abheben und zum Schwebendhalten der auf den Loren
hereinkommenden Gleisjoche und anderer Materialien bis zur Verwendung, zum Auswechseln
der Zwischenjoche und zum Tragen nachfahrender Arbeitsbühnen. Die Träger sollen
nach Ausführung der erforderlichen Arbeiten hinten abgebaut und vorn wieder vorgestreckt
werden.
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Der Gewölbestein ist wie üblich radial keilförmig, aber erfindungsgemäß
an den Lagerfugen von der Mitte nach vorn und hinten leicht keilförmig, wodurch
in Verbindung mit der als Schmiere wirkenden Fugendichtung das Expansionsbestreben
der Ausmauerung erzielt wird.
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Die Fugendichtung- ist neben der Steinform mit der wichtigste Faktor
dieser Bauweise. Die Gewölbesteine aus wasserdichtem Beton erhalten außen und an
den Fugenseiten einen Bitumen- oder ähnlichen Anstrich, der, vor der Verladung ausgeführt,
wohl eine äußere trockene Haut haben, innerlich aber noch weich sein soll. Dieser
Anstrich wirkt zuerst haftend, dann, beim Einpressen als Schmiere, verhindert er
das Zerreiben der Lagerfugenflächen und dichtet.
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Als zusätzliche Dichtung ist die künstliche Fuge vorgesehen, die nach
Freiwerden mit wasserdichtem Mörtel innig verstrichen werden soll.
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Die Rohrbuchsen dienen der sofortigen Befestigungsmöglichkeit für
die Kranträger, Kraft- und Lichtleitungen beim Rohbau und später beim Ausbau. Sowohl
im Umfang als auch in der Länge des Stollens werden Steine mit einbetonierter Rohrbuchse
systematisch so eingebaut, daß alle Meter eine vorbereitete Befestigungsmöglichkeit
vorhanden ist.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Fig. I zeigt einen lotrechten Längsschnitt durch den Stollen mit der
hauptsächlichsten Einrichtung und Fig.II einen Grundriß hierzu; Fig. III ist ein
Querschnitt der Fig. I und II; Fig. IV zeigt eine Ansicht der Brustschildfräse von
hinten; Fig. V zeigt die Mauermaschine in der Ausmauerung; die Fig. VI bis IX zeigen
Ansichten der Gewölbesteine; die Fig. X bis XVIII zeigen Einzelheiten der Mauermaschine.
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Wie in den Fig. I, 1I und IV gezeigt, besteht die Brustschildfräse
A aus der Stirnfläche i, den Speichen z, dem Außenreifen 3, dem Hinterwandring 4,
dem Innenring 5 und den Speichenwänden 6.
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Je nach Größe des Stollenquerschnittes wird die Stirnwand aus mehreren
Teilen gebildet, so daß bei vorliegenden Hindernissen ein Kreisausschnitt abmontiert
werden kann, ohne die übrige stehende Wand unnötig zu entblößen.
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In den Stirnwandteilen sind gegeneinander versetzte Ausschnitte 7
mit Messern 8 angeordnet, die beim Rotieren der Brustschildfräse A unter Vortrieb
den Boden vor Ort abfräsen, der dann durch die Ausschnitte 7 nach innen fällt. Die
Speichen 2, die nur bis zu dem in der Mitte eine Öffnung bildenden Ring 5 geführt
werden, versteifen die Stirnwand i und leiten auf ihren Flächen den gelösten Boden
im oberen Viertel zur Mitte, im unteren Dreiviertel in die Kammern g, denselben
beim Rotieren so weit hebend, bis auch dieser Boden auf den Speichen :2 zur Mitte
abrutschen kann. Der Außenreifen 3, in kleinem Abstand vom Rande der Stirnfläche
i, verbindet die Speichen :2
außen und bildet den Boden der Kammern
9 und gleichzeitig die Rollfläche, auf der die Brustschildfräse A im Wandring 15
auf Gleitrollen i i ringsherum gelagert ist.
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Der Hinterwandring 4 verbindet die Speichen :2 und bildet mit den
Teilen i und 3 die Bodenauf fangkammern 9 und gleichzeitig die Fläche, auf die der
Vortriebandruck vom ersten Wandring 15 auf die Brustschildfräse A wieder mittels
Gleitrollen 12 übertragen wird.
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Der Hinterwandring 5 faßt die Speichen nahe der Mitte zusammen. Das
vordere Mittelstück io der Stirnfläche i ist ohne Durchlaß,.aber vorn mit einem
Bohrstern versehen, der den hier gelösten Boden zu den Ausschnitten 7 abdrängt.
Der Antrieb der Brustschildfräse A erfolgt durch am Wandring 15 oder 16 montierte
Motoren 21 über einen Zahnkranz 13, der am Hinterwandring 4 montiert wird.
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In der Mitte der Brustschildfräse A ist nach hinten die Bodenauffangschale
14 halbrund und schräg angeordnet, die den von den Speichen 2 abrutschenden Boden
auffängt und auf das Becherwerk B leitet. Der Ständer für die Auffangschale 14 ist
auf dem Wandring 15 zu montieren. Der Fuß und der Antrieb des Becherwerks B stehen
auf dem Wandring 16.
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Zur Vortriebmaschine gehören die Wandringe 15, 16, 17, 18. Dieselben
werden aus gebogenen Stahlblechen i9 gebildet und mit Profileisen 2o versteift.
Der als Träger der Antriebmotoren 21 der Brustschildfräse A dienende Wandring 16
ist dadurch einem der Drehrichtung der Brustschildfräse A entgegengesetzten Drehimpuls
ausgesetzt und muß durch verstellbare Steuerflossen 22 stabilisiert werden. Die
hydraulischen Pressen 23 werden im Wandring 18 eingebaut und der Motor 24 dazu auf
dem Wandring 17 befestigt. Zwecks Richtungskorrektur und zum eventuellen Kurvenfahren
sind zwischen den Wandringen 15, 16, r7,18 Spannschlösser 25 angeordnet,
die, entsprechend gestellt, dem Wandringschlauch eine Biegung geben. Die hydraulischen
Pressen 23 arbeiten umschichtig.
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Während die ersten die Verbandsteine aus der Mauermaschine heraus
in den Mauerverband einschieben, werden die zweiten eingezogen. Die ersten Pressen
arbeiten dann weiter auf Vortrieb der Wandringe und die Brustschildfräse A fräst
jetzt. Während des Einziehens der zweiten Pressen sind auch die Steinkammern 55
der Mauermaschine zurückgezogen und werden sofort nacheinander wieder gefüllt und
wieder herausgefahren. Der soeben beschriebene Arbeitsgang wiederholt sich jetzt
mit den zweiten Pressen und bildet einen Turnus.
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Auf diesen Turnus sind auch die Arbeitsgänge der anderen Vorrichtungen
abgestimmt, wie Bodenbeladung, Steinentladung usw. Der während des Fräsens gelöste
Boden läuft über die Auffangschale 14 auf das Becherwerk B und wird von diesem zum
Bodensammler C hinaufgetragen und darin verteilt. Der Bodensammler C und die Verschiebebühne
F dienen der schnellen Beladung und dem Umgleisen der Loren D.
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Beide sind auf dem Fahrgestell 29, das auf der Ausmauerung fährt,
aufgebaut und mit der Vortriebmaschine gekoppelt. Um diese nicht zu sehr einseitig
zu belasten, erhält das Fahrgestell einen Hilfsmotor.
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Der Kippbodenbodensammler C ist ein Behälter mit einem auf einer Längsmittelachse
27 gelagerten, einseitig kippbaren Boden 26 und mit radial gebogenen Längswänden
28, der so groß sein soll, daß derselbe den turnusmäßig anfallenden Boden fassen
kann.
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Der Kippbodenbodensammler C ist auf den Säulen 31 und 32 hochgestellt,
damit eine Lore D darunter durch einseitiges Kippen des Bodens 26 in Sekundenschnelle
beladen werden kann. Die seitliche Lorenumgleisung auf der Verschiebebühne F wird
durch eine in einer versenkten Wanne im Fußboden seitlich verschiebbare Plattform
30 mit Rillengleisen vorgenommen. Das Ende des Becherwerks B wird von der
Verschiebebühne F getragen und ist darüber so zu führen, daß die Schaufeln desselben
den sich sonst am Ende häufenden Boden letzten Endes gleichmäßig verteilen.
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Um für die Zeit zur Auswechselung der Gleisjoche vorn weiterarbeiten
zu können und eine Lore bereit zu haben, erhält die Verschiebebühne F nach hinten
Verlängerungen 33. Diese müssen zwischen sich in der Mitte einen Zwischenraum frei
lassen, so daß das Transportband G für die Zuführung der Gewölbesteine zur Mauermaschine
H unter der Verschiebebühne F hindurchgeführt werden kann.
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Auch die obere Plattform 34 um den Bodensammler C herum wird nach
hinten verlängert, um für die an der Decke anzubringenden Laufträger 48 und die
sonstigen Leitungen als Montagebühne zu dienen und um auch als zeitweilige Ablage
der Gleiszwischenjoche zu dienen. Am Ende der unteren Plattformverlängerungen 33
sind Gleisschleppen 35 angeordnet, um die bei jedem Turnus sich verlängernden Gleislücken
41 zwischen dem liegenden und dem ständig vorrückenden Gleis zu überbrücken.
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Die zweigleisig miteinander verbundenen Zwischenjoche 36 usw. von
z. B. i m, 2 m usw. Länge werden so oft gegeneinander ausgewechselt, von der Krananlage
aufgehoben, gehalten, abgelegt und eingesetzt, bis die liegenbleibenden Normalgleisjoche
4o auf der Unterbettung verlegt werden können. Die Krananlage soll auch sonstige
Arbeitsbühnen zum Verputzen der Fugen 5 i, zum rückwärtigen Abmontieren der nicht
mehr benötigten Kranträger usw. nachfahren, so daß der Fahrbetrieb unten nicht behindert
wird.
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Zur sofortigen Befestigung der Kranträger 48, der diversen Leitungen
usw. werden in regelmäßigem Abstand voneinander sowohl im Umfang als auch in der
Länge des Stollens Gewölbesteine mit einbetonierter Rohrbuchse 5o vermauert. In
diese Rohrbuchse 5o mit Innengewinde können
sowohl im Rohbau als
auch für den Ausbau jederzeit Leitungen an- und abmontiert werden; auch die Konsolen
42 als Auflager der Zwischenjochträger werden daran befestigt.
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Die Entladeeinrichtung besteht aus dem Transportband G und den besonders
dafür eingerichteten Loren D.
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Das Transportband G besteht aus vier Teilen: dem zwischen den Plattformverlängerungen
33 nach unten zur Mauermaschine H führenden, gewissermaßen festen Teil 44 und den
an den mit den Gewölbesteinen 49 beladenen Loren D vorbeiführenden schwenkbaren
Teilen 45, 46, 47.
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Die Loren D sind für die Steinentladung besonders einzurichten. Die
bei der Einfahrt innere Längswand wird aus drei übereinander angeordneten kippbaren
Wandteilen 42 gebildet. Um go° nach innen umkippbar, tragen dieselben die Gewölbesteine
49 (Fig. VI).
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Zur Entladung der Steine werden die Transportbandteile 45, 46, 47
mittels den an den Laufkatzen 54 einzurichtenden Vorrichtungen nach ihrer Längsachse
einerseits gehoben und andererseits gesenkt, so daß dieselben parallel zu den kippbaren
Lorenw andteilen 42 liegen bzw. schweben.
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Jetzt werden durch Arbeiter die kippbaren Wandteile 42 auf allen drei
Loren zugleich hochgekippt. Dadurch fallen die Gewölbesteine auf die Transportbandteile
45, 46, 47.
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Alsdann werden diese entgegengesetzt wie vorher gesenkt und gehoben
und erhalten Anschluß untereinander und an das feste Transportband 44.
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Jede Lore soll den Bodenanfall eines Vortriebs gleich einer Verbandschicht
aufnehmen. Sie muß deshalb auch die erforderlichen Gewölbesteine für diese mitbringen.
Der feste Transportbandteil44 soll lang genug sein, um ebenfalls diese Anzahl Steine
aufzunehmen, die nun während der Lorenentladung zur Mauermaschine H abrollen. Nach
dem vorbeschriebenen Zusammenschluß allerTransportbandteile rollen nun auch die
entladenen Steine ab, und der Vorgang wiederholt sich. Die Transporteinrichtung
wird mit der Vortriebmaschine gekoppelt und rückt laufend nach. Die Loren D sind
nach der Entladung der dritten, untersten Schicht geschlossen und zur Bodenbeladung
fertig.
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Das ist wieder ein Turnus, der sich zeitlich in den Vortrieb einfügt,
wenig Arbeitskräfte erfordert und Trubel vermeidet.
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Die Mauermaschine H (Fig. V) zum gleichzeitigen Einschub aller für
einen weiteren Mauerring erforderlichen Gewölbesteine in die Verzahnung der zuletzt
hergestellten Ausmauerung ist ein Verteilerring, der sich aus den Steinkammern und
den Führungsgestellen mit den Antriebvorrichtungen zusammensetzt. Einzelteile hierzu
zeigen die Fig. X bis XVIII. Die Steinkammern 55 sind nach innen und seitlich geschlossen,
vorn zum Durchstoß der Pressen 28 teilweise offen, hinten zum Einschub und Ausstoß
der Gewöibesteine 4g ganz offen. Um das Herausfallen der Gewölbesteine 49 beim Einschub
zu verhindern, sind an den inneren Seiten der Steinkammern 55 Leisten 74 angeordnet,
auf die sich die Gewölbesteine 49 mit Nuten 75 in denselben aufschieben. Außen an
den Steinkammern 55 sind Führungsleisten 56 mit i\Tuten angeordnet, mit denen die
Steinkammern 55 an den Führungsgestellen 5g bis 63 heraus- und hereingleiten. Die
Führungsgestelle 59 bis 63 bestehen aus den überbrückenden und tragenden
Gerüstwänden 59 mit den Führungen 63 und den Rollenträgern 61, 62, die, beiderseits
durch die Ringe 6o zusammengefaßt, den Raum zwischen der Aus mauerung und dem letzten
Wandring 18, auf diesen rollend, überbrücken. Zum Bewegen der Steinkammern 55 tragen
diese Zahnstangen 57, in die die in den Führungsgestellen 59 bis 63 gelagerten,
ineinandergreifenden zwei Zahnräder 58 eingreifen. Durch diese Anordnung erhalten
die Zahnräder 58 entgegengesetzte Drehrichtungen, .die die Zahnstangen 57 und damit
die Steinkammern 55 gleichmäßig und in gleicher Richtung bewegen.
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Die gleichzeitige Bewegung aller Steinkammern 55 wird dadurch bewirkt,
daß in jedem Führungsgestell 59 bis 63 die gleichen Zahnräder 58 auf ihrer Achse
außen nach vorn Zahnräder 67 tragen, welche durch einen auf dem vorderen Rollenträger
62 gleitend angeordneten Zahnkranz 69 angetrieben werden. Zur Füllung der Steinkammern
55 muß der Verteilerring streckenweise weitergedreht werden. Zu diesem Zweck ist
auf den vorderen Rollenträgern 62 der Zahnkranz 68 an diesem fest angeordnet. Das
streckenweiseWeiterrücken des Verteilerringes erfolgt durch ein vom Motor angetriebenes
Zahnrad 7o, welches nur so weit mit Zähnen besetzt ist, wie bei einer Umdrehung
desselben der Verteilerring weitergedreht werden soll.
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In gleicher Weise sollen auch die Steinkammern 55 streckenweise hin
und her bewegt werden; das Zahnrad 71, ebenfalls nur zum Teil mit Zähnen besetzt,
bewegt durch Eingriff in eines der Zahnräder 67 mittels des gleitenden Zahnkranzes
69 alle Zahnräder 67 gleichzeitig und gleichmäßig.
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Der wechselseitige Antrieb der Zahnräder 70 und 71 vom Motor wird
durch eine Kupplung 73 (s. Fig. XVII) bewirkt.
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Der Gewölbestein 49 kann infolge der Keilform der Lagerfugenseiten
auch bei Handvermauerung, selbst an der Decke, ohne Lehrbögen leicht eingesetzt
werden und fällt nicht wieder heraus. Hierzu würden aber Arbeitsbühnen und viele
Steineinsetzer und Zubringer erforderlich sein und das Tempo des Vortriebs hemmen,
auch viel Trubel verursachen.
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Mit Mörtel können die Fugen nie zuverlässig gedichtet werden; deshalb
wurde die Fugendichtung gewählt. Bitumen oder eine ähnliche Masse läßt sich unter
Pressendruck sehr dünn und dicht einpressen, und das gewollte Ausdehnungsbestreben
der Ausmauerung und damit das feste Anpressen derselben an die Bodenwandung wird
dadurch erreicht.
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Die letzten Ringschichten werden sich unter Pressendruck noch ein
wenig verlagern. Die künstlichen Fugen 5 i sollen alsdann die Vermauerung durch
inniges Verfugen mit wasserdichtem Mörtel
nicht nur festlegen, sondern
auch noch zusätzlich dichten.
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Das unvermeidliche Verlagern der Vermauerung würde bei der Verwendung
von Mörtel unter Pressendruck denselben lockern und undicht werden lassen.