DE3630240C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sichern und Auskleiden eines im Schildvortrieb aufgefah­ renen, unterirdischen Hohlraumes in insbesondere rolli­ gen Böden, wie Sanden oder Kiesgemischen, bei dem vom In­ neren des Schildes aus eine fließfähige, erhärtende Masse unter Druck in das den Hohlraum umgebende Gebirge einge­ bracht wird, die zusammen mit dem Boden die Auskleidung bildet.

Es ist bekannt, die Auskleidung eines Tunnels oder Stol­ lens in Ortbeton herzustellen, der in eine Schalung einge­ bracht wird, welche die innere Mantelfläche der Tunnelaus­ kleidung begrenzt und kräftig ausgesteift werden muß. Um den erforderlichen Raum für die Auskleidung zu gewinnen, muß der Ausbruchquerschnitt immer größer sein als die In­ nenfläche der Tunnel- oder Stollenauskleidung, so daß entsprechend große Schilde und Vortriebseinrichtungen er­ forderlich sind.

Es ist auch ein Verfahren bekannt (DE-Z.: "TIS" 4/82, Seiten 213 bis 217), bei dem nach dem Herstellen und vorläufigen Auskleiden einer Röhre der Vortriebsschild durch die auf­ gefahrene Röhre wieder zurückgezogen wird, wobei an seinem nun in Rückzugsrichtung hinteren Ende eine Schalung ange­ hängt wird, deren Außendurchmesser kleiner ist als der Schild. In den hierdurch geschaffenen Hohlraum zwischen Schalung und Gebirge wird dann ein Frischbeton eingefüllt, der Übertage in üblicher Weise aus Zement mit Zuschlagstoffen hergestellt und dann Untertage zwischen Schalung und Gebirge eingebaut wird. Auch bei diesem Verfahren muß der Ausbruchquerschnitt größer sein als der lichte Innenquerschnitt der fertigen Auskleidung.

Es ist auch ein Verfahren der eingangs näher erläuterten Art bekannt (DE-Z.: "TIS" 3/82, Seiten 154 bis 158), bei dem beim Auffahren eines Hohlraumes im Schildvortrieb das den Schild umgebende Erdreich mit einer fließfähigen, erhärtenden Masse injiziert wird. Diese erhärtende Masse dringt in vorhandene Hohlräume des den Schild umgebenden Bodens ein und erhärtet dort, ohne daß das Bodengefüge verändert wird.

Dieses bekannte Verfahren ist bei stark bindigen Böden, die nur wenige oder sehr kleine Hohlräume haben, nicht anwendbar. Auch im Grundwasserbereich ergeben sich Probleme, da hier eine Verdünnung oder Ausspülung der injizierten Masse ein­ tritt. Vor allem aber lassen inhomogene Böden eine zuverläs­ sige Verfestigung allein durch Einpressen eines Injektions­ mittels nicht zu. Ferner gibt es in Zonen mit größerem Poren­ volumen Fehlstellen, die einen späteren Zusammenbruch der fertigen Auskleidung befürchten lassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der gattungsge­ mäßen Art und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen die Auf­ wendungen für das Einbringen der Auskleidung reduziert werden können und bei dem im Vergleich mit einer Tunnel- oder Stol­ lenauskleidung in Ortbeton mit einem geringeren Ausbruchquer­ schnitt auszukommen ist.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung durch ein Verfahren ge­ löst, bei dem der den Schild umgebende Boden in der gewünsch­ ten Auskleidungsdicke vom Schild aus durch mit Flüssigkeits­ strahlen arbeitende oder durch mechanische Werkzeuge, wie Misch- oder Fräswerkzeuge, durcheinanderbewegt wird und daß die erhärtende Masse mit den Werkzeugen zugeordneten Injektionsdüsen in den den Schild umgebenden Boden eingepreßt wird.

Mit diesem Verfahren wird das den Schild umgebende Gebirge, welches nicht nur aus rolligen Böden besteht, sondern auch mit größeren Steinen und bindigen Bestandteilen durchsetzt sein kann, an Ort und Stelle zusammen mit der erhärtenden Masse me­ chanisch umgewälzt und durcheinanderbewegt und in die tragende Auskleidung des zu erstellenden Tunnels oder Stollens umgewan­ delt. Durch das Durcheinanderbewegen des Bodens und Vermischen mit der erhärtenden Masse wird das ursprüngliche Bodengefüge in der Umgebung des Schildschwanzes zerstört und gleichzeitig homogenisiert, so daß nach dem Verfestigen eine Tunnel- oder Stollenauskleidung entsteht, die voll wirksam ist und den Hohl­ raum sicher abstützt. Da die fertige Tunnelauskleidung außer­ halb des Schildmantels liegt, ist der erforderliche Ausbruch­ querschnitt erheblich kleiner als bei den bekannten Tunnel- oder Stollenauskleidungen in Ortbeton und es sind geringere Baustoffmassen für die Auskleidung erforderlich, da der an­ stehende Boden selbst zum Herstellen der Auskleidung herange­ zogen wird.

Als erhärtende Masse wird zweckmäßig eine Zementsuspension verwendet, der auch Bentonit zugesetzt werden kann und die unter Hochdruck in das den Schild umgebende Erdreich einge­ spritzt wird. Die Einführung der Suspension unter Hochdruck bewirkt, daß das umgebende Erdreich wie mit einem Messer auf­ geschnitten und in Bewegung gebracht wird, wobei es sich innig mit der eingespritzten Suspension vermischt. Im Gegen­ satz zu den bekannten Zement- oder Mörtelinjektionen, welche Risse und Spalten des die Auskleidung umgebenden Gebirges ausfüllen sollen, wird nach der Erfindung die Zementsuspension mit so hohem Druck und in so großer Geschwindigkeit in den den Schildmantel umgebenden Boden eingepreßt, daß dort etwa vorhandenes Wasser nicht langsam in weiter entfernt liegende Hohlräume verdrängt werden kann, sondern zusammen mit über­ schüssigem Material durch Öffnungen im Schild ins Innere des Schildmantels abgeführt wird.

Die erhärtende Masse wird zweckmäßig Übertage aufbereitet, zum Schild gefördert und durch diesen hindurch in das umgebende Erdreich geleitet.

Die nach der Erfindung zum Durchführen des Verfahrens verwen­ dete Vorrichtung, die mit einem Schild und einer sich an den Schild anschließenden Schalung für die Tunnelauskleidung ver­ sehen ist, wobei im Bereich des Schildes Injektionsdüsen zum Einbringen einer fließfähigen und erhärtenden Masse in den den Hohlraum umgebenden Boden vorgesehen sind und die zusammen mit dem Boden die Sicherung und Auskleidung des aufgefahrenen Hohlraumes bildet, ist dadurch gekennzeichnet, daß zum Durch­ einanderbewegen des den Hohlraum umgebenden Bodens und zum Vermischen des Bodens mit dem Injektionsmaterial am Außenum­ fang des Schildmantels Werkzeuge, wie Injektionsrohre oder -lanzen für Flüssigkeitshochdruckstrahlen oder Frässcheiben mit Misch- oder Fräsflügeln vorgesehen sind, wobei die Injek­ tionsdüsen für das Einbringen der erhärtenden Masse den Werk­ zeugen zugeordnet sind und zum Abführen des überschüssigen Materials im Auskleidungsbereich verschließbare Abführöff­ nungen im Schildmantel angeordnet sind.

Die Injektionsdüsen, mit denen eine Zementsuspension unter Hochdruck ausgespritzt werden kann, sind bei einem Ausführungs­ beispiel der Erfindung mindestens auf einem Teil der Schild­ länge über den Umfang verteilt im Schildmantel angeordnet und unter verschiedenen Winkeln gegen das den Schildmantel umge­ bende Erdreich gerichtet, wobei die aus ihnen austretenden Sus­ pensionsstrahlen das den Schildmantel umgebende Erdreich in Be­ wegung bringen und dieses mit der Suspension vermischen. Hier­ bei kann die Suspension entsprechend dem Schildvortrieb konti­ nuierlich in den den Schildschwanz umgebenden Boden eingepreßt werden. Es ist aber auch möglich, abschnittsweise zu arbeiten und beim Einbringen der Suspension mit dem Schildvortrieb aus­ zusetzen und den Schild solange anzuhalten, bis die eingepreßte Zementsuspension abgebunden hat, wobei man selbstverständlich darauf achten muß, daß der Schild nicht festbetoniert wird, d. h. an der erhärtenden Masse hängen bleibt.

Die Abführöffnungen für den Abfluß überschüssigen Boden- und Verfestigungsmaterials sind zweckmäßig durch Druckventilver­ schlüsse verschließbar. Diese Verschlüsse öffnen sich, sobald der Druck im Boden außerhalb des Schildmantels einen vorherbe­ stimmten Wert übersteigt. Sie lassen dann Wasser, Bodenmaterial und/oder Zementsuspension ins Innere des Hohlraumes eintre­ ten, wo diese Überschußmengen aufgefangen und, zweckmäßig ge­ trennt von dem von der Ortsbrust gelösten Ausbruchmaterial, nach Übertage gefördert werden.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind an der Außenseite des Schildmantels etwa parallel zu dessen Erzeugen­ den Injektionsrohre angeordnet, die um ihre Längsachsen schwenkbar gelagert sind und in deren Wandungen Injektionsdü­ sen angeordnet sind. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß der Arbeitsraum im Schild praktisch nicht eingeengt wird und daß in Umfangsrichtung des Schildes von jedem Injektionsrohr ein verhältnismäßig großer Injektionsraum erreicht werden kann. Damit die Injektionsrohre beim Vortrieb des Schildes keinen zusätzlichen Widerstand bilden, sind sie zweckmäßig in Vertie­ fungen des Schildmantels untergebracht.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung können die Injektionsdüsen in einem auf der Außenseite des Schildmantels angeordneten und um die Längsachse des Schildes drehbaren Ring angeordnet sein. Es genügt dann, verhältnismäßig wenige Injektionsdüsen im Ring unterzubringen und die Düsenaustritts­ öffnungen durch Drehen des Ringes an alle Stellen des Schild­ umfanges zu bringen, um eine gute Durchmörtelung des den Schildmantel umgebenden Bodens zu erreichen.

Um eine besonders gute Durchmischung des Bodens mit der Ze­ mentsuspension zu erreichen, kann auf dem Außenumfang des Schildes eine drehend angetriebene Misch- und Frässcheibe oder -schnecke angeordnet sein, deren Misch- und Fräsflügel eine radiale Ausdehnung haben, die dem gewünschten Außen­ umfang der Auskleidung entspricht und die die Injektions­ düsen für die erhärtende Masse tragen. Mit einer solchen Mischscheibe oder -schnecke kann die gewünschte Schalendicke der Auskleidung exakt eingehalten werden.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung können In­ jektionslanzen vorgesehen sein, die im Schildmantel etwa radial nach außen und innen bewegbar sind und an ihren in das umgebende Erdreich hineinragenden Enden Injektionsdüsen tragen. Diese Injektionslanzen werden dann zunächst vom Schildmantel aus in das umgebende Erdreich gedrückt, bis sie etwa die äußere Umrißlinie der herzustellenden Auskleidung erreicht haben. Danach preßt man Injektionssuspension aus den am Ende der Injektionslanzen angeordneten Düsen aus, welche das umgebende Erdreich in Bewegung bringt und sich mit den Erdmassen durchmischt, während die Injektionslanzen langsam wieder zurückgezogen werden. Die Öffnungen für den Abfluß überschüssigen Boden- und Verfestigungsmaterials um­ geben hierbei ringförmig die Injektionslanzen, so daß dieses überschüssige Material an den Injektionslanzen entlang ins Innere des Tunnels eintreten und dort abgeführt werden kann. Hierbei werden zweckmäßig mehrere Injektionslanzen in Längs­ richtung des Schildes nebeneinander so angeordnet, daß sich die von den Injektionsstrahlen benachbarter Lanzen bewegten und mit dem Injektionsmörtel vermischten, sich verfestigen­ den Erdkörper überlappen und eine zusammenhängende Ausklei­ dungsschale gebildet wird. Hierzu wird bemerkt, daß die Hoch­ druckinjektion mit Lanzen zum Herstellen von Erdpfählen oder tief in der Erde angeordneten Gründungskörpern an sich be­ kannt ist (Prospekt "Hochdruckinjektion HDI" der Firma Karl Bauer Spezialtiefbau GmbH & Co. KG).

Die Abflußöffnungen für das überschüssige Bodenmaterial kön­ nen an eine Abflußringleitung und die Injektionsdüsen können an eine Zuflußringleitung im Inneren des Schildes angeschlos­ sen sein, die ihrerseits dann an eine Förderleitung bzw. an eine Suspensionszuleitung angeschlossen sind.

Weiterbildungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen von bevor­ zugten Ausführungsformen der Erfindung, die an Beispielen näher erläutert sind. Es zeigt

Fig. 1 einen im Schildvortrieb teilweise aufgefah­ renen Tunnel in einem schematischen Längs­ schnitt mit einer über Tage angeordneten Aufbereitungsanlage für Zementsuspension und einer Bodenseparieranlage in schemati­ scher Darstellung,

Fig. 2 den Tunnel nach Fig. 1 in einem schemati­ schen Querschnitt nach Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform des Vortriebs­ schildes zum Herstellen der Tunnelausklei­ dung in einer der Fig. 1 entsprechenden Teildarstellung,

Fig. 4 den Gegenstand der Fig. 3 in einem Quer­ schnitt nach Linie IV-IV,

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform des Vortriebs­ schildes in einer der Fig. 1 entsprechenden Teildarstellung,

Fig. 6 den Gegenstand der Fig. 5 in einem Quer­ schnitt nach Linie VI-VI,

Fig. 7 eine vierte Ausführungsform des Vortriebs­ schildes nach der Erfindung in einer der Fig. 1 entsprechenden Teildarstellung,

Fig. 8 den Gegenstand der Fig. 7 in einem Quer­ schnitt nach Linie VIII-VIII,

Fig. 9 eine fünfte Ausführungsform des Vortriebs­ schildes nach der Erfindung in einer der Fig. 1 entsprechenden Teildarstellung und

Fig. 10 den Gegenstand der Fig. 9 in einem Quer­ schnitt nach Linie X-X.

In Fig. 1 ist mit 10 ein Hohlraum, beispielsweise ein Tunnel mit kreisförmigem Querschnitt, bezeichnet, der im Schildvor­ trieb in rolligem Gebirge 11 aufgefahren wird, das beispiels­ weise aus groben Kies-Sandgemischen besteht. Der Tunnel 10 wird von einem Schacht 12 aus vorgetrieben, in dem die Spei­ seleitung 13 und die Förderleitung 14 für den Vortrieb, eine Suspensionsleitung 15 für eine Zementsuspension und eine Rückleitung 16 für Wasser und überschüssiges Bodenmaterial von über Tage nach unter Tage geführt sind. Vor der Orts­ brust 17 befindet sich der Vortriebsschild 18, der ein offe­ ner Schild, ein Druckluftschild oder Hydroschild, aber auch ein Messerschild sein kann. Er hat bei dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel im Schneidenraum ein Schneidrad 19 zum Lösen des Bodenmaterials im Bereich der Ortsbrust 17 im Vollschnitt. Das Ausbruchmaterial wird mit Wasser aufgeschlämmt und durch die Förderleitung 14 in eine über Tage angeordnete Separier­ anlage gefördert, die in ihrer Gesamtheit mit 20 bezeichnet ist. Dort werden die Feststoffe in einem Sammelbehälter 21 abgeschieden, während die Förderflüssigkeit durch die Speise­ leitung 13 für den Vortrieb wieder zur Ortsbrust 17 zurück­ geleitet wird.

Im Inneren des Vortriebsschildes 18 befinden sich die Vor­ schubpressen 22 für den Schild, die sich nach hinten hin ge­ gen das letzte Schalungselement 23a einer Wanderschalung 23 abstützen, die in dem dahinterliegenden Tunnelraum 10 ange­ ordnet ist. Das Schalungselement 23a wird vom Schildschwanz 24 übergriffen, der an seinem hinteren Rand mit einer ge­ eigneten Dichtungslamelle 25 gegen die Schalung 23 abgedich­ tet ist. Im Bereich des Schildschwanzes 24 ist eine Injek­ tionsvorrichtung 26 zum Injizieren einer erhärtenden Masse in das den Schild umgebende Erdreich 27 angeordnet. Diese Injektionsvorrichtung 26 besteht bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Vielzahl von über den Umfang des Schildmantels 28 verteilten Injektions­ düsen 30, die alle mit einer Zuflußringleitung 31 in Verbin­ dung stehen, welche sich im Inneren des Schildes 18 befindet und an die die Suspensionsleitung 15 angeschlossen ist. Die Injektionsdüsen 30 im Schildmantel sind radial und schräg in Vortriebsrichtung und schräg gegen die Vortriebsrichtung 32 angeordnet. In Vortriebsrichtung vor und hinter diesen In­ jektionsdüsen 30 und in Umfangsrichtung zwischen ihnen befin­ den sich im Schildmantel 28 Öffnungen 33, die durch Druck­ ventilverschlüsse 34 verschlossen sind und durch die über­ schüssiges Boden- und Verfestigungsmaterial in Abflußring­ leitungen 35 abfließen kann, welche an die nach über Tage führende Abflußleitung 16 angeschlossen sind. Diese Abfluß­ leitung 16 führt in einen Abscheidebehälter 36, wo flüssige Bestandteile abgeschieden und die festen Bestandteile durch eine Leitung 37 auf eine geeignete Deponie gefördert werden.

Über Tage befindet sich eine Aufbereitungsanlage zum Her­ stellen einer Zementsuspension, die in ihrer Gesamtheit mit 38 bezeichnet ist. Der Zement wird aus einem Zementsilo 39 über eine Waage 40 in einen Mischer 41 geleitet, in den gleichzeitig aus einem Behälter 42 Wasser und, falls ge­ wünscht, zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit aus einem Wägetrichter 43 auch Bentonit zugegeben wird. Zement, Wasser und ggf. Bentonit werden im Mischer 41 gründlich gemischt und gelangen über einen Vorratsbehälter 44 in die Suspensions­ leitung 15, die zu einer Hochdruckpumpe 45 führt. Von dort aus wird die Zementsuspension durch die Hochdruckleitung 15b in die Zuflußringleitung 31 geleitet und gelangt von dort in die Injektionsdüsen 30, durch welche die Suspension in den den Schildmantel 28 umgebenden Erdraum 27 unter hohem Druck eingepreßt wird. Hierbei beträgt der von der Hochdruckpumpe 45 erzeugte Druck zwischen 300 und 700 bar.

Die unter diesem hohen Druck durch die Injektionsdüsen 30 aus­ gepreßte Zementsuspension bringt den den Schildmantel umgeben­ den Boden in Bewegung und vermischt sich intensiv mit diesem, wobei er alle Hohlräume ausfüllt und das im Boden etwa ent­ haltene Grundwasser durch die Ausflußöffnungen 33 in die Aus­ flußringleitungen 35 drückt. Die Zementsuspension bildet hier­ bei zusammen mit dem den Schildmantel umgebenden rolligen Bo­ den eine Betonschale, die anschließend erhärtet und die Aus­ kleidung des aufgefahrenen Hohlraumes 10 bildet, welche die­ sen gegenüber dem Gebirgsdruck abstützt. Nach der Erhärtung dieser Auskleidung kann dann das jeweils hinterste Schalungs­ element 23b der Schalung 23 ausgebaut und nach vorn in den Bereich des Schildschwanzes 24 gebracht werden, nachdem der Schild 18 um das Maß der Länge eines Schalungselementes 23a bzw. 23b weiter vorgetrieben wurde.

Man erkennt aus Fig. 2, daß die Injektionsdüsen 30 in Um­ fangsrichtung in einem solchen Abstand voneinander angeord­ net sind, daß sich die aus ihnen austretenden Suspensions­ strahlen überlappen und hierdurch der Boden auf dem gesamten Umfang des Schildmantels 28 durchmischt und verfestigt wird.

Beim Herstellen der Tunnelauskleidung wird nach der Erfindung so vorgegangen, daß zunächst der Schild 18 um die Länge eines Schalungselementes 23a bzw. 23b vorgetrieben wird. Danach wird das hinterste Schalungselement 23b nach vorn in den Be­ reich des Schildschwanzes 24 umgesetzt und der den Schild­ mantel 28 im Bereich des Schildschwanzes 24 umgebende Erd­ raum 27 wird mit Zementsuspension verfestigt, die durch die Injektionsdüsen 30 in das umgebende Erdreich 27 eingepreßt wird. Danach wird der Schild 18 weiter vorgetrieben.

Bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Injektionsdüsen 30 in den Wandungen 49 von Injek­ tionsrohren 50 angeordnet, die in Vertiefungen 51 an der Außenseite des Schildmantels 28 um ihre Längsachsen schwenk­ bar gelagert sind. Zwischen diesen Injektionsrohren 50 be­ finden sich die Ausflußöffnungen 33 zum Abführen des über­ schüssigen Bodenmaterials. Auch hier können alle Injektions­ rohre 50 an eine Zuflußringleitung angeschlossen sein, die in der Zeichnung jedoch nicht näher dargestellt ist.

Bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform sind die Injektionsdüsen 30 in einem drehbaren Ring 52 an­ geordnet, der auf der Außenseite des Schildmantels 28 in einer Vertiefung um die Längsachse des Schildes 18 dreh­ bar ist. Da der drehbare Ring 52 etwas mehr Raum beansprucht, sind die Vorpreßzylinder 22 etwas nach innen gesetzt und stützen sich an nach innen auskragenden Konsolen 54 eines Schalungselementes 55 ab, das zusammen mit dem Schild 18 vorgezogen wird. Das jeweils nach vorn gebrachte Schalungs­ element 23a wird dann unmittelbar hinter dem Element 55 ein­ gebaut.

Da der Ring 52 im Schild 18 um 360° drehbar ist, brauchen nur wenige Injektionsdüsen 30 auf seinem Umfang angeordnet zu wer­ den, die bei einer vollen Umdrehung des Ringes den im Bereich des Schildschwanzes liegenden Teil des Bodens mit Zement­ suspension vermischen und verfestigen.

Bei der in den Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsform ist auf dem Außenumfang des Schildmantels 28 ebenfalls ein dreh­ barer Ring 52 angeordnet, der eine Misch- und Frässcheibe oder -schnecke 56 trägt. Die Misch- oder Fräsflügel 57 dieser Fräs­ scheibe 56 haben eine radiale Ausdehnung d, die dem gewünsch­ ten Außenumfang 58 der Auskleidung 60 entspricht. In den Mischflügeln 57 der Mischschnecke 56 sind die Injektionsdüsen 30 angeordnet, durch welche die Zementsuspension unter Hoch­ druck in das den Schildmantel 28 umgebende Erdreich 27 aus­ gepreßt wird, wobei die Düsen nach hinten gerichtet sind.

In den Fig. 9 und 10 ist schließlich noch eine weitere Aus­ führungsform dargestellt, die etwas anders ausgebildet ist als die vorhergehenden. Hier ist im Bereich des Schild­ schwanzes 24 über den Umfang des Schildmantels 28 verteilt eine Vielzahl von Injektionslanzen 63 angeordnet, die in Längsrichtung des Schildes in zwei Reihen hintereinander gestaffelt sind. Die Injektionslanzen 63 sind im Schild­ mantel 28 drehbar und axial verschieblich geführt und können radial in das den Schildmantel 28 umgebende Erdreich 27 hin­ einbewegt und wieder ins Innere des Schildes zurückgezogen werden. Sie haben an ihren äußeren Enden 62 Injektionsdüsen 30, die sich auf radial gegenüberliegenden Seiten befinden und durch die die Suspensionsflüssigkeit ausgepreßt wird. Hierbei können die Injektionslanzen 63 um ihre Längsachse gedreht werden.

Die Öffnungen 33 für den Abfluß überschüssigen Boden- und Verfestigungsmaterials umgeben die Injektionslanzen 63 ring­ förmig, so daß das überschüssige Material an den Lanzen ent­ lang ins Innere des aufzufahrenden Hohlraumes austritt, wo es in geeigneten Rinnen od.dgl. aufgefangen werden kann, die in der Zeichnung jedoch nicht dargestellt sind.

Während bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Schild 18 kontinuierlich vorgetrieben werden kann, während gleichzeitig Zementsuspension in das den Schildmantel 28 umgebende Erdreich unter Hochdruck injiziert wird, muß bei der Ausführungsform nach den Fig. 9 und 10 der Schild 18 angehalten werden, wenn die Verfestigung des den Schild­ mantel umgebenden Bodens erfolgen soll. Zu diesem Zwecke werden die Injektionslanzen 63 eine nach der anderen zu­ nächst in den Boden so weit vorgeschoben, wie es der Dicke der herzustellenden Auskleidungsschale entspricht. Während dann Zementsuspension unter Hochdruck aus den Öffnungen 30 der Injektionslanze 63 ausgespritzt wird, wird diese Lanze 63 langsam in radialer Richtung ins Innere des Schildes 18 zurückgezogen, wobei die austretende Zementsuspension das um­ gebende Erdreich aufschneidet, den Boden umwälzt und sich mit diesem vermischt, während überschüssiges Material durch die die Lanze umgebende Ringöffnung 33 nach innen austritt.

Sobald alle Lanzen unter Injizieren von Zementsuspension vollständig ins Innere des Schildes zurückgezogen worden sind, kann dieser weiter vorgetrieben und das letzte Scha­ lungselement 23b nach vorne umgesetzt werden.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebe­ nen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es sind mehrere Änderungen und Ergänzungen möglich, ohne den Rahmen der Er­ findung zu verlassen. Beispielsweise kann das bei der Ver­ festigung des den Schild umgebenden Bodens anfallende Über­ schußmaterial ebenso wie das von der Ortsbrust gelöste Hauf­ werk auch durch Förderbänder oder Wagen zum Schacht und von dort nach über Tage gefördert werden. Ferner ist es auch mög­ lich, anstelle einer Zementsuspension einen Zementmörtel in das umgebende Gebirge einzupressen, wenn dieses grobklüftig ist und größere Hohlräume aufweist.

Claims (14)

1. Verfahren zum Sichern und Auskleiden eines im Schildvor­ trieb aufgefahrenen unterirdischen Hohlraumes in insbe­ sondere rolligen Böden, wie Sanden oder Kiesgemischen, bei dem vom Inneren des Schildes aus eine fließfähige, erhärtende Masse unter Druck in das den Hohlraum umge­ bende Gebirge eingebracht wird, die zusammen mit dem Boden die Auskleidung bildet, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der den Schild umgebende Boden in der gewünschten Auskleidungsdicke vom Schild aus durch mit Flüssigkeitsstrahlen arbeitende oder durch mechanische Werkzeuge, wie Misch- oder Fräswerkzeuge, durch­ einanderbewegt wird und daß die erhärtende Masse mit den Werkzeugen zugeordneten Injektionsdüsen in den den Schild umgebenden Boden eingepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erhärtende Masse derart in den den Schild umgebenden Boden eingebracht wird, daß dieser wie mit einem Messer aufgeschnitten und umgewälzt wird und sich mit der erhärtenden Masse vermischt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erhärtende Masse über Tage aufbereitet, zum Schild gefördert und durch diesen hindurch in das umgebende Erdreich geleitet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß überschüssiges Material aus dem jeweils hergestellten Auskleidungsbereich durch Öffnungen im Schild oder in einer diesem folgenden Schalung abgeführt, aufgefangen und nach Übertage abgeführt wird.

5. Vorrichtung zum Sichern und Auskleiden eines im Schild­ vortrieb aufgefahrenen unterirdischen Hohlraums, in ins­ besondere rolligen Böden, wie Sand oder Kiesgemischen, mit einem Schild und einer an diesen Schild anschlie­ ßen Schalung für die Tunnelauskleidung, wobei im Bereich des Schildes Injektionsdüsen zum Einbringen einer fließfähigen und erhärtenden Masse in den den Hohlraum umgebenden Boden vorgesehen sind, die zusammen mit dem Boden die Sicherung und Auskleidung des aufge­ fahrenen Hohlraumes bildet, zur Durchführung des Ver­ fahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zum Durcheinanderbewegen des den Hohlraum umgebenden Bodens und zum Vermischen des Bodens mit dem Injektionsmaterial am Außenumfang des Schildmantels (28) Werkzeuge, wie Injektionsrohre (50) oder -lanzen (63) für Flüssigkeitshochdruckstrahlen oder Frässcheiben (56) mit Misch- oder Fräsflügeln (57) vorgesehen sind, daß die In­ jektionsdüsen (30) für das Einbringen der erhärtenden Masse den Werkzeugen (59, 56, 57) zugeordnet sind und daß zum Abführen des überschüssigen Materials im Auskleidungsbereich verschließbare Abführöffnungen (33) im Schildmantel (28) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Injektionsdüsen (30) mindestens auf einem Teil der Schildlänge über den Umfang verteilt im Schildmantel (28) angeordnet und unter verschiedenen Winkeln gegen das den Schildmantel (28) umgebende Erdreich (27) gerichtet sind, wobei die aus ihnen austretenden Suspensionsstrahlen das den Schildmantel (28) umgebende Erdreich (27) in Bewegung bringen und dieses mit der Suspension vermischen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abführöffnungen (33) für den Abfluß überschüssigen Boden- und Verfestigungsmate­ rials durch Druckventilverschlüsse (34) verschließbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite des Schildmaterials (28) etwa parallel zu dessen erzeugenden Injektionsrohre (50) angeordnet sind, die um ihre Längs­ achsen schwenkbar gelagert sind und in deren Wandungen (49) Injektionsdüsen (30) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Injektionsrohre (50) in Vertie­ fungen (51) des Schildmantels (28) untergebracht sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsdüsen (30) in einem auf der Außenseite des Schildmantels (28) angeord­ neten und um die Längsachse des Schildes (18) drehbaren Ring (52) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß auf dem Außenumfang des Schildes (18) eine drehend angetriebene Misch- und Frässcheibe (56) angeordnet ist, deren Misch- und Fräsflügel (57) eine radiale Ausdehnung (d) haben, die dem gewünschten Außenumfang (58) der Auskleidung (60) entspricht und die die Injektionsdüsen (30) für die erhärtende Masse tragen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die In­ jektionsvorrichtung Injektionslanzen (63) aufweist, die im Schildmantel (28) etwa radial nach außen und innen bewegbar sind und an ihren in das umgebende Erdreich (27) hineinragenden Enden (62) Injektionsdüsen (30) tragen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abführ­ öffnungen (33) für den Abfluß überschüssigen Boden- und Verfestigungsmaterials die Injektionslanzen (63) ring­ förmig umgeben.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abfluß­ öffnungen (33) an eine Abflußringleitung (35) und die Injektionsdüsen (30) an eine Zuflußringleitung (31) im Inneren des Schildes (18) angeschlossen sind.