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EP0205853B1 - Verfahren zum Herstellen eines röhrenförmigen unterirdischen Hohlraums, z.B. eines Tunnels, Stollens oder dergleichen im Schildvortrieb sowie Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines röhrenförmigen unterirdischen Hohlraums, z.B. eines Tunnels, Stollens oder dergleichen im Schildvortrieb sowie Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens Download PDF

Info

Publication number
EP0205853B1
EP0205853B1 EP86106275A EP86106275A EP0205853B1 EP 0205853 B1 EP0205853 B1 EP 0205853B1 EP 86106275 A EP86106275 A EP 86106275A EP 86106275 A EP86106275 A EP 86106275A EP 0205853 B1 EP0205853 B1 EP 0205853B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shuttering
shield
driving
lining
formwork
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP86106275A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0205853A2 (de
EP0205853A3 (en
Inventor
& Widmann Aktiengesellschaft Dyckerhoff
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Walter Bau AG
Original Assignee
Dyckerhoff and Widmann AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dyckerhoff and Widmann AG filed Critical Dyckerhoff and Widmann AG
Publication of EP0205853A2 publication Critical patent/EP0205853A2/de
Publication of EP0205853A3 publication Critical patent/EP0205853A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0205853B1 publication Critical patent/EP0205853B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
    • E21D9/08—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield
    • E21D9/087—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines
    • E21D9/0873—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines the shield being provided with devices for lining the tunnel, e.g. shuttering

Definitions

  • the invention relates to a method of manufacturing a tubular underground cavity, e.g. of a tunnel, tunnel or the like with a lining which absorbs the rock pressure in the shield drive, in which the lining under the protection of the drive shield in successive sections in place by introducing hardening material, e.g. Concrete, in an end face delimited by a formwork that can be moved in the direction of advance and inwardly by an inner formwork, and the front formwork is advanced before the inner formwork is moved, and a device for carrying out this method.
  • hardening material e.g. Concrete, in an end face delimited by a formwork that can be moved in the direction of advance and inwardly by an inner formwork, and the front formwork is advanced before the inner formwork is moved, and a device for carrying out this method.
  • tunneling shield is guided telescopically at its rear end on the part of the lining that has already been produced. As a result, he is restricted in his movement options, which makes cornering difficult.
  • a tunneling shield is therefore used, the shield shell of which is arranged within the shield tail a number of slats which can be displaced longitudinally relative to the latter (WO-A 79/00 159).
  • reinforcement elements can be installed in the ring space in their protection.
  • the lamellae are pulled back under the shield jacket in order to prevent them from adhering to the hardened concrete and thereby avoiding any hindrances when the shield is pre-pressed later.
  • the concrete forming the lining then connects directly to the wall of the excavation.
  • this object is achieved procedurally in that the annular space is limited to the outside by an outer formwork, which is lifted after the hardening of the last manufactured section of the lining in the radial direction from the outer surface of this section and at the same time is advanced with the jacking plate and that in In the course of pushing the tunneling shield and the outer formwork, a pasty material is introduced into the space between the lining and the mountains.
  • an axial compressive force can be exerted on the end face of the last manufactured section of the lining with support against the inner formwork.
  • an outer formwork is also provided for the section of the lining to be produced, which can be released from the lining after the concrete has hardened and lifted off in the radial direction from the last section produced.
  • this section is sufficiently stable that an annular cavity is formed in the installation parts, e.g. before the respective element of the inner formwork is implemented. a reinforcement that can be installed before it is closed by the inner formwork.
  • pasty material is introduced under pressure into the space between the lining and the mountains. This not only fills the cavity, but it also immediately compensates for the loss of volume that occurs when the shield tail is pulled forward by pressing in pasty material, so that cavities that could give rise to subsidence cannot form.
  • an outer formwork consisting of a formwork skin and a supporting structure, which is firmly connected to the shielding shell and which transmits the pressure generated during the manufacture of the section directly to the shielding shell, is expediently arranged on the inside of the shielding shell, and the supporting structure is over The height of the adjusting means can be changed.
  • the outer formwork expediently consists of a plurality of lamellar formwork elements running in the direction of advance and arranged closely next to one another, the inner surface of which facing away from the shield shell forms the formwork skin.
  • This inner surface can be formed in each case on a formwork panel, which is designed to be rigid over the width of the respective formwork element and over a length that is greater than the length of the lining section to be produced in each case.
  • the longitudinal and transverse walls of the formwork elements are expediently shortenable in the radial direction, but are designed to be tensile; they can at least partially consist of elastic material, such as rubber, plastic or the like, and be designed like a bellows.
  • the formwork elements thus enclose a closed cavity and can be acted upon by a pressure medium such as air, water, oil or the like.
  • the formwork elements expediently each have a rear wall abutting the inner surface of the shield casing. They can also be interchangeable.
  • Lines for pressing material to fill in the cavity between the rock and lining can be provided within the formwork elements; these lines can also be integrated into the formwork elements.
  • the formwork elements provided with lines are expediently arranged at regular intervals over the circumference of the shield jacket.
  • the tunneling shield (1) is supported for the advance by means of tunneling presses (7) in relation to the inner formwork (8) for the tunnel lining (9).
  • the inner formwork (8) consists of individual annular sections (8a, 8b, 8c, etc.), which are implemented according to the advance.
  • the sections are designed like tubbing, i.e. they consist of individual parts (8 ') and a keystone (8 ") (Fig. 2).
  • outer formwork (10) for each ring section of the lining (9), which consists of a number of lamellar formwork elements (10 ').
  • These formwork elements (10 '), which will be explained in more detail in connection with FIGS. 3 and 4, are penetrated in the axial direction by lines 11 which serve to press in a pasty mixture which forms an intermediate layer (12) into the intermediate space between the mountains (13) and the lining (9) is introduced.
  • the formwork elements (10 ') in the area of the shield tail (3) also form an annular front formwork for the pasty material; the space between the outer formwork and the lining (9) is sealed by a shield tail seal (14).
  • the tunneling shield (1) ' has advanced a section length; the outer formwork (10), together with a ring section (8a) of the inner formwork (8) and the front formwork (15), defines an annular cavity (17) into which concrete is introduced after the installation of a reinforcement cage (18) by press-in lines (19).
  • the formwork element (10 ') of the outer formwork is shown in more detail in FIGS. 3 and 4 in an enlarged but circumferentially shortened section from the cross section of FIG. 2.
  • the formwork element (10 ') consists of a flat hollow body which is adapted in the transverse direction to the curvature of the shield casing (2) and which has an inner formwork plate (19), an outer rear wall (20) and Longitudinal walls (21) and - not recognizable from the illustration - end walls.
  • the longitudinal walls (21) consist of a flexible material, for example rubber, plastic or the like, which can be converted from the concreting position shown in FIG. 3 by elastic deformation into the radially shortened position shown in FIG. 4.
  • the formwork panel (19) While the rear wall (20) of the formwork elements (10 ') lies against the inside of the shield casing (2), the formwork panel (19) must not only have the respective width of the formwork elements, but also a length that is greater than the length ( I) a section of the lining (9) be designed to be rigid (FIG. 6).
  • the formwork panel (19) lies in the concreting state on the one hand on the outer peripheral surface (29) of the face formwork (15) and on the other hand on the outer edge (22) of the last section (8b) (Fig. 5).
  • the formwork panel (19) On the end faces (23 and 24), the formwork panel (19) is elastically and flexibly connected via a spacer bar (25) or directly to the rear wall (20) (Fig. 6).
  • the formwork elements (10 ') are arranged closely next to one another in the circumferential direction, so that the formwork panels (19) touch at their longitudinal edges in joints (26).
  • the lines (11) are arranged inside at least some of these formwork elements, through which the pasty material can be pressed in to form the intermediate layer (12).
  • a pressure medium e.g. Air, water or oil
  • the longitudinal walls (21) must be tensile in the radial direction so that the radial distance between the formwork panel (19) and the rear wall (20) is always maintained.
  • Filling the inner cavities of the formwork elements (10 ') with a pressure medium causes the inner formwork plate (19) to be supported directly against the rear wall (20) or the shield casing (2), so that when a section of the lining (9) is concreted occurring forces are transferred directly to the shield jacket (2).
  • the flexible, resilient connection of the formwork panel (19) and the rear wall (20) on their longitudinal and transverse sides has the effect that a reduction in their radial thickness can occur when part of the pressure medium is extracted from the cavities of the formwork elements (10 ') (Fig. 4).
  • the longitudinal walls (21) deform approximately like bellows.
  • In the area of the end faces (23 and 24) there are joint-like connections which make it possible for the formwork plate (19) to lie against the boundary of the line (11) or a corresponding spacer. In this way it is possible to lift the formwork panels (19), which form the outer formlining for each section of the lining (9), in the radial direction from the hardened concrete, similar to the case with concrete structures with a freely accessible surface.
  • Fig. 5 shows a working phase in which the section (9b) of the lining was last produced.
  • the driving shield (1) with the shield casing (2) and 'the formwork elements (10') and the front formwork (15) is in a position in which a. annular cavity (17) is formed. Installation parts can be inserted into this cavity (17), e.g. Reinforcement cages (18) (Fig. 6).
  • the formwork elements (10 ') are in this phase in the extended state, i.e. the formwork panels (19) rest on (22) on the last manufactured section (9b) and on the other hand on the annular face formwork (15).
  • the cavity enclosed by the formwork elements (10 ') is filled with a pressure medium which transfers the pressure of the concrete mixture now to be filled into the cavity (17) directly to the shield jacket (2).
  • Fig. 6 shows the state in which the cavity (17) is closed by the ring section (8a) of the inner formwork, which in turn rests on the inner peripheral surface (27) of the end formwork (15).
  • the tunneling shield With continuous pressing of pasty material through the lines (11), the tunneling shield is pushed further in the direction of the arrow (28) until it has reached the position shown in FIG. 5 for the section (9b) in the section (9a) the inner formwork panel (19) of the formwork elements (10 ') still rests on the last section (9a) produced.
  • the shield tail seal (14) seals the cavity between the outer formwork (10) and the outer surface of the lining (9) so that the pasty material can be pressed into the space under pressure.
  • the jacking presses (7) are supported against the inner formwork (8); by means of the forehead formwork presses (16), an axial pressure is exerted on the last formwork (9a) of the lining via the forehead formwork (15) in order to hold it in position until the entire outer space to the mountain (13) is filled with pasty material.
  • the individual sections (9a, 9b, 9c, etc.) in the ring joints they can, as shown in FIGS. 5 to 8, be provided with teeth.
  • the end formwork (15) is also advanced by means of the face formwork presses (16) and the formwork panels (19) of the formwork elements (10 ') are again applied to the outer front edge by applying pressure medium of the section (9a) and the outer peripheral surface (29) of the end formwork (15), so that the position shown in FIG. 5 is reached again and a new operation can take place.
  • the formwork elements (10 ') are retracted during the advancement of the driving shield (1), so that a between the face formwork (15) or the lining (9) and the outer formwork or the shield casing (2) There is free space, which makes it possible for the tunneling shield (1) to be pivoted by an angle when it is approaching the part of the lining (9) that has already been completed (FIG. 8). This enables the heading shield to corner.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines röhrenförmigen unterirdischen Hohlraums, z.B. eines Tunnels, Stollens oder dergleichen mit einer den Gebirgsdruck aufnehmenden Auskleidung im Schildvortrieb, bei dem die Auskleidung im Schutze des Vortriebsschildes in aufeinanderfolgenden Abschnitten an Ort und Stelle durch Einbringen von erhärtendem Material, z.B. Beton, in einen stirnseitig durch eine in Vortriebsrichtung verschiebbare Stirnschalung sowie nach innen durch eine Innenschalung begrenzten Ringraum hergestellt und die Stirnschalung vor dem Umsetzen der Innenschalung vorgeschoben wird, sowie eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.
  • Es ist bekannt, zwischen der Außenfläche der den Gebirgsdruck aufnehmenden Auskleidung eines unterirdischen Hohlraums, z.B. eines Verkehrstunnels, und dem Gebirge eine Schicht aus einem Material anzuordnen, das bei Relatiwerschiebungen zwischen dem Gebirge und der Auskleidung durch plastische. Verformung die gegenseitige Übertragung von Kräften begrenzt (DE-A 3 332 242). Diese Schicht kann aus einem Tonmineral, z.B. Bentonit, bestehen, das als pastöse Mischung mit Wasser, gegebenenfalls auch mit Füllstoffen mit dem Fortschreiten der Herstellung der Auskleidung eingebracht werden soll.
  • Es ist weiterhin bekannt, Tunnelauskleidungen aus Ortbeton mittels einer Schildvortriebsmaschine in der Weise herzustellen, daß der Beton an Ort und Stelle zwischen einer dem Vorschub eines Vortriebsschildes folgenden Innenschalung und dem anstehenden Gebirge oder Erdreich eingebracht wird (DE-A 3 015 210). Dabei wird die aus einzelnen tübbingartigen Schalungselementen bestehende Innenschalung im Zuge des Vortriebs laufend umgesetzt, jedoch immer so, daß die Stirnschalung für den einzubringenden Beton den Raum zwischen dem Schildschwanz und der Innenschalung abdichtet. Bei diesem Verfahren besteht keine Möglichkeit, in den die Auskleidung bildenden Beton Einbauteile, wie z.B. Bewehrungselemente, Fugenbänder oder dergleichen einzubringen.
  • Bei der Herstellung von Tunnelauskleidungen in Ortbeton besteht ein weiteres Problem darin, daß der Vortriebsschild an seinem rückwärtigen Ende an dem bereits hergestellten Teil der Auskleidung teleskopartig geführt ist. Dadurch ist er in seinen Bewegungsmöglichkeiten eingeschränkt, was die Kurvenfahrt erschwert.
  • Bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art wird deshalb ein Vortriebsschild verwendet, dessen Schildmantel innerhalb des Schildschwanzes eine Anzahl von gegenüber diesem längsverschieblichen Lamellen angeordnet ist (WO-A 79/00 159). Solange die Lamellen ausgefahren sind, können in deren Schutz Bewehrungselemente in den Ringraum eingebaut werden. Während des Einbringens von Beton in den Ringraum werden die Lamellen unter den Schildmantel zurückgezogen, um deren Anhaften an dem erhärteten Beton und dadurch etwaige Behinderungen beim späteren Vorpressen des Schildes zu vermeiden. Der die Auskleidung bildende Beton schließt dann unmittelbar an die Ausbruchwandung an.
  • Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art unter Beibehaltung der Möglichkeit, im Zuge des Vortriebs Einbauteile in die Ortbetonauskleidung einbringen zu können, eine Möglichkeit zu schaffen, um ohne Beeinträchtigung der Kurvengängigkeit des Vortriebsschildes ebenfalls im Zuge des Vortriebs in den Zwischenraum zwischen der Auskleidung und dem Gebirge eine Zwischenschicht aus einem pastösen Material einbringen zu können.
  • Nach der Erfindung wird diese Aufgabe verfahrensmäßig dadurch gelöst, daß der Ringraum nach außen durch eine Außenschalung begrenzt wird, die nach dem Erhärten des zuletzt hergestellten Abschnitts der Auskleidung in radialer Richtung von der Außenfläche dieses Abschnitts abgehoben und zugleich mit dem Vortriebsschild vorgeschoben wird und daß im Zuge des Vorschiebens des Vortriebsschildes und der Außenschalung ein pastöses Material in den Zwischenraum zwischen der Auskleidung und dem Gebirge eingebracht wird.
  • Während des Vorschiebens des Vortriebsschildes und/oder der Außenschalung kann unter Abstützung gegen die Innenschalung eine axiale Druckkraft auf die Stirnseite des zuletzt hergestellten Abschnitts der Auskleidung ausgeübt werden.
  • Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß neben der umsetzbaren Innenschalung auch eine Außenschalung für den jeweils herzustellenden Abschnitt der Auskleidung vorgesehen ist, die nach dem Erhärten des Betons der Auskleidung von dieser gelöst und in radialer Richtung von dem zuletzt hergestellten Abschnitt abgehoben werden kann. Dadurch wird einerseits ermöglicht, den Vortriebsschild samt dieser Außenschalung nach dem Erhärten des Betons dieses Abschnitts vorschieben zu können und es wird zugleich ein Freiraum zwischen diesem Abschnitt und dem Schildmantel geschaffen, der notwendig ist, um den Vortriebsschild beim Vortrieb gegenüber dem bereits fertiggestellten Teil der Auskleidung um einen gewissen Winkel verschwenken zu können, um eine Kurvenfahrt zu ermöglichen. Dadurch, daß der Vortriebsschild mit der Außenschalung erst nach dem Erhärten des zuletzt hergestellten Abschnitts der Auskleidung vorgeschoben wird, ist dieser Abschnitt ausreichend standfest, so daß, bevor das jeweilige Element der Innenschalung umgesetzt wird, ein ringförmiger Hohlraum entsteht, in den Einbauteile, z.B. eine Bewehrung, eingebaut werden können, bevor er durch die Innenschalung geschlossen wird.
  • Zugleich mit dem Vorschieben des Vortriebsschildes wird in den Zwischenraum zwischen der Auskleidung und dem Gebirge pastöses Material unter Druck eingebracht. Dadurch wird nicht nur der Hohlraum ausgefüllt, sondern es wird auch der beim Vorziehen des Schildschwanzes entstehende Volumenverlust sogleich durch Nachpressen von pastösem Material ausgeglichen, so daß Hohlräume, die zu Setzungen Anlaß geben könnten, sich nicht bilden können.
  • Bei einem Vortriebsschild zum Durchführen dieses Verfahrens ist zweckmäßig an der Innenseite des Schildmantels eine aus einer Schalhaut und einer Stützkonstruktion bestehende, mit dem Schildmantel fest verbundene Außenschalung angeordnet, die den beim Herstellen des Abschnitts entstehenden Druck unmittelbar auf den Schildmantel überträgt, und die Stützkonstruktion ist über Stellmittel in ihrer Höhe veränderbar.
  • Zweckmäßig ist die Stirnschalung so ausgebildet, daß über sie zumindest während des Vorschiebens des Vortriebsschildes axiale Druckkräfte auf die Stirnseite des zuletzt hergestellten Abschnitts der Auskleidung ausübbar sind. Zu diesem Zweck kann die Stirnschalung mittels Zylinder-Kolben-Einheiten mit axialer Wirkungsrichtung gegenüber dem Vortriebsschild abgestützt sein.
  • Die Außenschalung besteht zweckmäßig aus einer Mehrzahl von lamellenförmigen, in Vortriebsrichtung verlaufenden und dicht nebeneinander angeordneten Schalungselementen, deren dem Schildmantel abgewandte Innenfläche die Schalhaut bildet. Diese Innenfläche kann an jeweils einer Schalplatte gebildet sein, die über die Breite des jeweiligen Schalungselements sowie über eine Länge, die größer ist als die Länge des jeweils herzustellenden Auskleidungsabschnitts, biegesteif ausgebildet ist.
  • Zweckmäßig sind die Längs- und Querwände der Schalungselemente in radialer Richtung verkürzbar, aber zugfest ausgebildet; sie können zumindest teilweise aus elastischem Werkstoff, wie Gummi, Kunststoff oder dergleichen bestehen und faltenbalgartig ausgebildet sein. Die Schalungselemente umschließen so einen geschlossenen Hohlraum und sind durch ein Druckmedium, wie Luft, Wasser, Öl oder dergleichen beaufschlagbar.
  • Zweckmäßig weisen die Schalungselemente jeweils eine an der Innenfläche des Schildmantels anliegende Rückwand auf. Sie können auch auswechselbar sein.
  • Innerhalb der Schalungselemente können Leitungen zum Einpressen von Material zum Ausfüllen des Hohlraums zwischen Gebirge und Auskleidung vorgesehen sein; diese Leitungen können auch in die Schalungselemente integriert sein. Die mit Leitungen versehenen Schalungselemente sind zweckmäßig in regelmäßigen Abständen über den Umfang des Schildmantels angeordnet.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
    • Fig. 1 einen etwas vereinfachten Längsschnitt durch einen Vortriebsschild mit Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,
    • Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 11-11 in Fig. 1,
    • Fig. 3 in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus Fig. 2 mit Darstellung der die Außenschalung bildenden Schalungselemente im Betonierzustand,
    • Fig. 4 einen der Fig. 3 entsprechenden Ausschnitt beim Vorschieben des Vortriebsschildes und die
    • Fig. 5 bis 8 in Teillängsschnitten durch den Schildschwanz einige aufeinanderfolgende Arbeitsphasen.
  • Der in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Vortriebsschild (1) ist für den Vortrieb von Tunnels, Stollen oder dergleichen bestimmt. Zum grundsätzlichen Aufbau des Vortriebsschildes (1) gehören zunächst ein Schildmantel (2) mit einem Schildschwanzbereich (3). An der Stirnseite des Vortriebsschildes (1) sind Vortriebswerkzeuge (4) für den Abbau des Gebirges bzw. Erdreichs angeordnet. Das abgebaute Material wird aus einer gegebenenfalls mit Wasser oder thixotroper Flüssigkeit gefüllten Abbaukammer (5) in an sich bekannter Weise gefördert, z.B. mittels eines Schneckenförderers (6).
  • Der Vortriebsschild (1) ist zum Zwecke des Vorschubs mittels Vortriebspressen (7) gegenüber der Innenschalung (8) für die Tunnelauskleidung (9) abgestützt. Die Innenschalung (8) besteht aus einzelnen ringförmigen Abschnitten (8a, 8b, 8c usw.), die entsprechend dem Vortrieb umgesetzt werden. Die Abschnitte sind tübbingartig ausgebildet, d.h. sie bestehen aus einzelnen Teilen (8') und einem Schlußstein (8") (Fig. 2).
  • An der Innenseite des rückwärtigen Teils des Schildmantels (2) ist eine Außenschalung (10) für jeweils einen Ringabschnitt der Auskleidung (9) angeordnet, die aus einer Anzahl von lamellenartigen Schalungselementen (10') besteht. Diese Schalungselemente (10'), die im Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4 noch näher erläutert werden, sind in axialer Richtung von Leitungen 11 durchsetzt, die zum Einpressen einer pastösen Mischung dienen, die zur Bildung einer Zwischenschicht (12) in den Zwischenraum zwischen dem Gebirge (13) und der Auskleidung (9) eingebracht wird. Die Schalungselemente (10') bilden im Bereich des Schildschwanzes (3) zugleich eine ringförmige Stirnschalung für das pastöse Material; der Zwischenraum zwischen der Außenschalung und der Auskleidung (9) wird durch eine Schildschwanzdichtung (14) gedichtet.
  • Innerhalb der Außenschalung (10) indet sich noch eine ringförmige Stirnschalung (15) für die Auskleidung (9), die mittels am Vortriebsschild (1) gelagerter Zylinder-Kolben-Einheiten (16) in axialer Richtung relativ zur Außenschalung (10) und zum Vortriebsschild (1) bewegbar ist.
  • In dem in Fig. 1 dargestellten Arbeitszustand ist als letzter der Auskleidungsabschnitt (9b) hergestellt worden. Der Vortriebsschild (1)'ist um eine Abschnittslänge vorgefahren; die Außenschalung (10) begrenzt zusammen mit einem Ringabschnitt (8a) der Innenschalung (8) und der Stirnschalung (15) einen ringförmigen Hohlraum (17), in den nach dem Einbau eines Bewehrungskorbes (18) durch Einpreßleitungen (19) Beton eingebracht wird.
  • Eines der Schalungselemente (10') der Außenschalung ist in den Fig. 3 und 4 in einem vergrößerten aber umfangsmäßig verkürzten Ausschnitt aus dem Querschnitt der Fig. 2 ausführlicher dargestellt. Das Schalungselement (10') besteht aus einem flachen, in Querrichtung der Krümmung des Schildmantels (2) angepaßten Hohlkörper, der eine innere Schalplatte (19), eine äußere Rückwand (20) sowie Längswände (21) und - aus der Darstellung nicht erkennbare - Stirnwände aufweist. Die Längswände (21) bestehen aus einem biegeweichen Werkstoff, z.B. Gummi, Kunststoff oder dergleichen, der aus der in Fig. 3 gezeigten Betonierstellung durch elastische Verformung in die in Fig. 4 dargestellte radial verkürzte Stellung übergeführt werden kann.
  • Während die Rückwand (20) der Schalungselemente (10') an der Innenseite des Schildmantels (2) anliegt, muß die Schalplatte (19) nicht nur über die jeweilige Breite der Schalungselemente, sondern auch über eine Länge, die größer ist als die Länge (I) eines Abschnitts der Auskleidung (9) biegesteif ausgebildet sein (Fig. 6). Die Schalplatte (19) liegt im Betonierzustand einerseits auf der äußeren Umfangsfläche (29) der Stirnschalung (15) und andererseits auf dem Außenrand (22) des zuletzt hergestellten Abschnitts (8b) auf (Fig. 5). An den Stirnseiten (23 und 24) ist die Schalplatte (19) über eine Distanzleiste (25) bzw. unmittelbar mit der Rückwand (20) elastisch nachgiebig verbunden (Fig. 6).
  • Wie insbesondere aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, sind die Schalungselemente (10') in Umfangsrichtung dicht nebeneinander angeordnet, so daß sich die Schalplatten (19) an ihren Längsrändern in Fugen (26) berühren. Innerhalb zumindest einiger dieser Schalungselemente sind die Leitungen (11) angeordnet, durch die das pastöse Material zur Bildung der Zwischenschicht (12) eingepreßt werden kann.
  • Die Schalungselemente (10'), die am Schildmantel (2) auswechselbar befestigt sind, bilden je für sich abgeschlossene Hohlräume, die mit einem Druckmedium, wie z.B. Luft, Wasser oder Öl beaufschlagt werden können. Durch Beaufschlagung mit einem Druckmedium wird die in Fig. 3 dargestellte Form erreicht, in der die radialen Längswände (21) gestreckt erscheinen. Die Längswände (21) müssen in radialer Richtung zugfest sein, so daß der radiale Abstand zwischen der Schalplatte (19) und der Rückwand (20) immer eingehalten wird. Die Ausfüllung der inneren Hohlräume der Schalungselemente (10') durch ein Druckmedium bewirkt die unmittelbare Abstützung der inneren Schalplatte (19) gegenüber der Rückwand (20) bzw. dem Schildmantel (2), so daß die beim Betonieren eines Abschnitts der Auskleidung (9) auftretenden Kräfte unmittelbar auf den Schildmantel (2) abgetragen werden.
  • Die biegeweiche, nachgiebige Verbindung der Schalplatte (19) und der Rückwand (20) an ihren Längs- und Querseiten bewirkt, daß bei Absaugung eines Teils des Druckmediums aus den Hohlräumen der Schalungselemente (10') eine Verringerung ihrer radialen Dicke eintreten kann (Fig. 4). Dabei verformen sich die Längswände (21) etwa faltenbalgartig. Im Bereich der Stirnseiten (23 und 24) herrschen gelenkartige Verbindungen vor, die es ermöglichen, daß sich die Schalplatte (19) an.die Begrenzung der Leitung (11) bzw. einen entsprechenden Abstandhalter anlegt. Auf diese Weise ist es möglich, die Schalplatten (19), welche die äußere Schalhaut für jeweils einen Abschnitt der Auskleidung (9) bilden, in radialer Richtung von dem erhärteten Beton abzuheben, ähnlich wie dies bei Betonbauwerken mit frei zugänglicher Oberfläche der Fall ist.
  • Die Arbeitsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie der Betrieb der Vorrichtung werden nachstehend anhand der in etwas verkürzter und überhöhter Darstellung aufeinanderfolgende Arbeitsphasen zeigenden Fig. 5 bis 8 näher erläutert.
  • Fig. 5 zeigt eine Arbeitsphase, in der zuletzt der Abschnitt (9b) der Auskleidung hergestellt wurde. Der Vortriebsschild (1) mit dem Schildmantel (2) und ' den Schalungselementen (10') sowie der Stirnschalung (15) befindet sich in einer Position, in der ein . ringförmiger Hohlraum (17) gebildet ist. In diesen Hohlraum (17) können Einbauteile eingelegt werden, z.B. Bewehrungskörbe (18) (Fig. 6). Die Schalungselemente (10') befinden sich in dieser Phase in ausgefahrenem Zustand, d.h. die Schalplatten (19) liegen einerseits bei (22) auf dem zuletzt hergestellten Abschnitt (9b) und andererseits auf der ringförmigen Stirnschalung (15) auf. Der von den Schalungselementen (10') umschlossene Hohlraum ist mit einem Druckmedium gefüllt, das den Druck der nun in den Hohlraum (17) einzufüllenden Betonmischung unmittelbar auf den Schildmantel (2) überträgt.
  • Fig. 6 zeigt den Zustand, in dem der Hohlraum (17) durch den Ringabschnitt (8a) der Innenschalung geschlossen ist, der seinerseits an der inneren Umfangsfläche (27) der Stirnschalung (15) anliegt. Gegen die Stirnseite der Innenschalung (8) stützen sich die Kolbenstangen (7a) der Vortriebspressen (7) ab, deren Zylinder (7b) am Vortriebsschild (1) gelagert sind.
  • Zur Vorbereitung des Vorschubs des Vortriebsschildes (1) nach dem Erhärten des Abschnitts (9a) wird zunächst Druckmedium aus den Hohlräumen der Schalungselemente (10') abgelassen. Dadurch entsteht ein Unterdruck, durch dessen Wirkung sich die Schalplatten (19) von der Oberfläche der Auskleidung (9) abheben. Diese Stellung ist in Fig. 7 dargestellt. Unter Abstützung der Vortriebspres.- sen (7) gegenüber der Innenschalung (8) und gleichzeitigem Einpressen von pastösem Material durch die Leitungen (11) zur Bildung der Zwischenschicht (12) beginnt dann der Vorschub des Vortriebsschildes (1).
  • Unter fortwährendem Einpressen pastösen Materials durch die Leitungen (11) wird der Vortriebsschild in Richtung des Pfeils (28) weiter vorgeschoben, bis er bezüglich des Abschnitts (9a) die in Fig. 5 für den Abschnitt (9b) dargestellte Stellung erreicht hat, in der die innere Schalplatte (19) der Schalungselemente (10') noch auf dem zuletzt hergestellten Abschnitt (9a) aufliegt. Die Schildschwanzdichtung (14) dichtet dabei den Hohlraum zwischen der Außenschalung (10) und der Außenfläche der Auskleidung (9) ab, so daß das pastöse Material unter Druck in den Zwischenraum eingepreßt werden kann. Während dieser Zeit stützen sich die Vortriebspressen (7) gegenüber der Innenschalung (8) ab; mittels der Stirnschalungspressen (16) wird über die Stirnschalung (15) ein axialer Druck auf den zuletzt hergestellten Abschnitt (9a) der Auskleidung ausgeübt, um ihn so lange in Position zu halten, bis der gesamte äußere Zwischenraum zum Gebirge (13) mit pastösem Material gefüllt ist. Um eine etwaige Verschiebung der einzelnen Abschnitte (9a, 9b, 9c usw.) in den Ringfugen zu erreichen, können diese, wie in den Fig. 5 bis 8 dargestellt, mit einer Verzahnung versehen sein.
  • Nachdem der Vortriebsschild (1) um eine Abschnittslänge vorgeschoben wurde, wird mittels der Stirnschalungspressen (16) auch die Stirnschalung (15) vorgeschoben und werden die Schalplatten (19) der Schalungselemente (10') durch Beaufschlagung mit Druckmedium wieder zum Anliegen an der äußeren Vorderkante des Abschnitts (9a) und der äußeren Umfangsfläche (29) der Stirnschalung (15) gebracht, so daß die in Fig. 5 gezeigte Position wieder erreicht ist und ein neuer Arbeitsvorgang ablaufen kann.
  • Wesentlich für die Erfindung ist, daß während des Vorschiebens des Vortriebsschildes (1) die Schalungselemente (10') eingefahren sind, so daß zwischen der Stirnschalung (15) bzw. der Auskleidung (9) und der Außenschalung bzw.dem Schildmantel (2) ein Freiraum besteht, der es ermöglicht, daß der Vortriebsschild (1) beim Vorfahren gegenüber dem bereits fertiggestellten Teil der Auskleidung (9) um einen gewinnen Winkel verschwenkt werden kann (Fig. 8). Dadurch wird die Kurvenfahrt des Vortriebsschildes ermöglicht.

Claims (16)

1. Verfahren zum Herstellen eines röhrenförmigen unterirdischen Hohlraumes, z.B. eines Tunnels, Stollens oder dergleichen mit einer den Gebirgsdruck aufnehmenden Auskleidung im Schildvortrieb, bei dem die Auskleidung (9) im Schutze des Vortriebsschildes (1) in aufeinanderfolgenden Abschnitten (9a, 9b) an Ort und Stelle durch Einbringen von erhärtendem Material, z.B. Beton, in einen stirnseitig durch eine in Vortriebsrichtung verschiebbare Stirnschalung (15) sowie nach innen durch eine Innenschalung (8) begrenzten Ringraum (17) hergestellt und die Stirnschalung (15) vor dem Umsetzen der Innenschalung (8) vorgeschoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (17) nach außen durch eine Außenschalung (10) begrenzt wird, die nach dem Erhärten des zuletzt hergestellten Abschnitts (9a) der Auskleidung (9) in radialer Richtung von der Außenfläche dieses Abschnitts (9a) abgehoben und zugleich mit dem Vortriebsschild (1) vorgeschoben wird und daß im Zuge des Vorschiebens des Vortriebsschildes (1) und der Außenschalung (10) ein pastöses Material (12) in den Zwischenraum zwischen der Auskleidung (9) und dem Gebirge (13) eingebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Vorschiebens des Vortriebsschildes (1) und/oder der Außenschalung (10) unter Abstützung gegen die Innenschalung (8) eine axiale Druckkraft auf die Stirnseite des zuletzt hergestellten Abschnitts (9a) der Auskleidung (9) ausgeübt wird.
3. Vortriebsschild zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einer nachgeführten Innenschalung (8), an der sich die Vortriebspressen (7) abstützen, einer in Vortriebsrichtung verschiebbaren Stirnschalung (15) und mit Mitteln zum Füllen des Ringspalts mit einem erhärtenden Material, z.B. Beton, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite des Schildmantels (2) eine aus einer Schalhaut und einer Stützkonstruktion (20, 21) bestehende, mit dem Schildmantel (2) fest verbundene Außenschalung (10) angeordnet ist, die den beim Herstellen des Abschnitts entstehenden Druck unmittelbar auf den Schildmantel (2) überträgt, und daß die Stützkonstruktion (20, 21) über Stellmittel in ihrer Höhe veränderbar ist.
4. Vortriebsschild nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnschalung (15) so ausgebildet ist, daß über sie zumindest während des Vorschiebens des Vortriebsschildes (1) axiale Druckkräfte auf die Stirnseite des zuletzt hergestellten Abschnitts der Auskleidung (9) ausübbar sind.
5. Vortriebsschild nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnschalung (15) mittels Zylinder-Kolben-Einheiten (16) mit axialer Wirkungsrichtung gegenüber dem Vortriebsschild (1) abgestützt ist.
6. Vortriebsschild nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschalung (10) aus einer Mehrzahl von lamellenförmigen, in Vortriebsrichtung verlaufenden und dicht nebeneinander angeordneten Schalungselementen (10') besteht, deren dem Schildmantel (2) abgewandte Innenfläche die Schalhaut bildet.
7. Vortriebsschild nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der Schalungselemente (10') an jeweils einer Schalplatte (19) gebildet ist, die über die Breite des jeweiligen Schalungselements (10') sowie über eine Länge, die größer ist als die Länge des jeweils herzustellenden Auskleidungsabschnitts, biegesteif ausgebildet ist.
8. Vortriebsschild nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Längs- und Querwände der Schalungselemente (10') in radialer Richtung verkürzbar, aber zugfest ausgebildet sind.
9. Vortriebsschild nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Längs- und Querwände zumindest teilweise aus elastischem Werkstoff, wie Gummi, Kunststoff oder dergleichen bestehen.
10. Vortriebsschild nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Längs- und Querwände faltenbalgartig ausgebildet sind.
11. Vortriebsschild nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalungselemente (10') einen geschlossenen Hohlraum umschließen und durch ein Druckmedium, wie Luft, Wasser, Öl oder dergleichen beaufschlagbar sind.
12. Vortriebsschild nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalungselemente (10') jeweils eine an der Innenfläche des Schildmantels (2) anliegende Rückwand (20) aufweisen.
13. Vortriebsschild nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalungselemente (10') auswechselbar sind.
14. Vortriebsschild nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Schalungselemente (10') Leitungen (11) zum Einpressen von Material zum Ausfüllen des Hohlraums zwischen Gebirge (13) und Auskleidung (9) vorgesehen sind.
15. Vortriebsschild nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (11) in die Schalungselemente (10') integriert sind.
16. Vortriebsschild nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Leitungen (11) versehenen Schalungselemente (10') in regelmäßigen Abständen über den Umfang des Schildmantels (2) angeordnet sind.
EP86106275A 1985-06-19 1986-05-07 Verfahren zum Herstellen eines röhrenförmigen unterirdischen Hohlraums, z.B. eines Tunnels, Stollens oder dergleichen im Schildvortrieb sowie Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens Expired - Lifetime EP0205853B1 (de)

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