Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Tunnelvortrieb in unterschiedlichen geologischen Formationen, nämlich nicht standfesten, rolligen Böden unterhalb des Grundwasserspiegels, wobei die Ortsbrust ständig mit dem erforderlichen Gegendruck durch ein Medium wie Wasser und/oder einer thixotropen Flüssigkeit beim Vortreiben oder Luft bei Vortriebspausen beispielsweise zu Reparaturzwecken beaufschlagt und in jedem Fall mittels eines vor dem Druckschild befindlichen Abbauwerkzeuges unter Bildung von Abraum abgebaut wird, wobei das sich in der zwischen der Ortsbrust und dem Druckschild gebildeten Kammer befindliche Gemisch von Abraum im Medium weggefördert wird und der Abbauraum von dem schon vorgetriebenen Tunnel druckdicht über den Druckschild abschottbar ist. Die Erfindung betrifft weiters eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem Druckschild, mit einem in Vortriebsrichtung davor angebrachten Abbauwerkzeug und mit einer Förderleitung für das fließfähige Gemisch, wobei in Vortriebsrichtung hinter dem Druckschild ein von dem schon vorgetriebenen Tunnel druckdicht abgeschotteter Speicherraum angeordnet ist, der mit der Kammer kommunizierend über eine Öffnung in dem Druckschild verbunden ist, wobei zwischen dem Abbauwerkzeug und dem Druckschild das aufnahmeseitige Ende eines mechanischen Förderers angeordnet ist, der durch die Öffnung im Druckschild hindurchgeführt ist und mit seinem austragsseitigen Ende bis in den Speicherraum reicht, und wobei im Speicherraum dem mechanischen Förderer ein Steinbrecher nachgeschaltet ist, der druckdicht an die Förderleitung angeschlossen ist.
Ein solches Verfahren wird mittels bekannter sogenannter Hydroschild-Vorrichtungen ausgeführt, was besonders vorteilhaft ist, weil der gesamte Tunnel nur unter atmosphärischem Druck steht und somit Drucklufterkrankungen des Bedienungspersonals vermieden werden können.
Der Nachteil bei diesem bekannten Verfahren sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, daß sobald eine andere Geologie innerhalb der aufzufahrenden Tunnelröhre (also kein nicht standfester rolliger Boden) auftritt, der Abraum beispielsweise Steine, Fremdkörper oder andere größere Teile enthält, welche nach Ansammlung eines gewissen Volumens aus der Kammer vor dem Druckschild manuell entfernt werden müssen. Dies geschieht dadurch, daß der Flüssigkeitsspiegel des Mediums bis auf die Tunnelsohle durch Abpumpen abgesenkt und dieser Abbauraum bzw. die Kammer unter Druckluft gesetzt wird, damit eine Bedienungsperson durch die Personenschleuse in den Raum zwischen Ortsbrust und Druckwand eingeschleust werden kann, um die größeren Teile manuell zu beseitigen. Durch das Anhalten, Leerpumpen und Druckluftbeaufschlagen reduziert sich der Zeitaufwand für den Vortrieb, was bei höherem Aufkommen größerer Teile an Steinen eine Verschlechterung der Vortriebsleistung mit sich bringt. In diesem Zusammenhang ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art beispielsweise dem DE-U-85 30 392 zu entnehmen, wobei zusätzlich in dem Speicherraum unter dem austragsseitigen Ende des mechanischen Förderers ein Steinbrecher angeordnet ist, an dem eine Förderleitung zum Flüssigtransport des Gemischs angeordnet ist, die druckdicht aus dem Speicherraum zu dem schon vorgetriebenen Tunnel herausgeführt ist, wodurch ein Einsteigen von Bedienungspersonal zur Grobgesteinsentnahme entbehrlich werden soll.
Es ist außerdem nachteilig, daß bei Antreffen einer Geologie im Verlauf des Vortriebes, die Flüssigkeitstransport nicht mehr zuläßt, eine Trockentransporteinrichtung vorgesehen werden muß. Dies geschieht, wenn überhaupt möglich, durch Umbau einer Hydroschild-Anlage vom Flüssigkeitstransport auf Trockentransport, was ebenfalls erhebliche Zeitverluste mit sich bringt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorzuschlagen, mit denen auch bei Auftreten größerer Teile, wie Steine, Fremdkörper oder dergleichen, kontinuierlich im Flüssigtransport der Tunnel erforderlichenfalls auf Trockentransport umgestellt werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß zum Zweck des Flüssigtransportes bei druckdicht abgeschottetem Druckschild das Wasser und/oder die thixotrope Flüssigkeit aufweisende fließfähige Gemisch vorzugsweise mechanisch in einen in Vortriebsrichtung hinter dem Druckschild angeordneten, mit der Kammer kommunizierend über eine erste Öffnung verbundenen und von dem schon vorgetriebenen Tunnel druckdicht getrennten Speicherraum für die Druckluft transportiert wird, daß im Speicherraum aus dem Ge'misch die größeren Teile, wie Steine, Fremdkörper oder dergleichen ausgesondert und die ausgesonderten größeren Teile mechanisch zerkleinert und in zerkleinerter Form wieder dem Gemisch zugeführt werden und das fließfähige Gemisch aus dem Speicherraum druckdicht über eine Förderleitung wegtransportiert wird, und daß zum Zweck des Trockentransportes der schüttfähige Abraum bei zum Tunnel über eine zweite Öffnung geöffneten Speicherraum zunächst in diesen und von dort mechanisch direkt - ohne Aussondern größerer Teile - über die Öffnung in den Tunnel transportiert wird. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist ausgehend von der eingangs genannten Ausführungsform im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß in dem Speicherraum unter dem austragsseitigen Ende des mechanischen Förderers ein Grobsieb für die größeren Teile in dem Gemisch über einem Auffangbehälter für den Siebdurchgang angeordnet ist, daß an dem Auffangbehälter eine Förderleitung zum Flüssigtransport des Gemischs angeordnet ist, die druckdicht aus dem Speicherraum zu dem schon vorgetriebenen Tunnel herausgeführt ist, daß dem Grobsieb ein Steinbrecher für das Siebgut zugeordnet ist, der an die Förderleitung angeschlossen ist, und daß der Speicherraum über eine durch eine Abschlußtür verschlossene zweite Öffnung zum Tunnel hin geöffnet werden kann, wobei durch die zweite Öffnung bei offener Abschlußtür ein mechanischer zweiter Förderer bis unter das austragsseitige Ende des ersten Förderers einschiebbar ist.
Durch die Erfindung wird also ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen, bei der die Ortsbrust hydrostatisch gestützt wird, wobei der Flüssigkeitsspiegel des Mediums aber nicht wie bei bekannten Verfahren zwischen der Druck- und einer davor angeordneten Tauchwand unter Druckluft belastet wird, sondern bei der ein durch die erste Öffnung im Druckschild hinausgeführter, im übrigen aber abgedichteter Druckspeicherraum die Funktion des druckluftbelasteten Akkumulators übernimmt. Zugleich können nach Lehre der Erfindung durch den vorzugsweise bis auf die Sohle der Kammer bzw. der Tunnelsohle des Abbauraumes reichenden ersten Förderer gelegentlich auftauchende größere Steine, Findlinge oder dergleichen in den Speicherraum transportiert und dort abgesondert sowie gesondert mechanisch zerkleinert und dann wieder dem Flüssigtransport-Kreislauf zugeführt werden.
Durch den Wegfall der Tauchwand kann ferner bei der Erfindung die Konstruktion der Vorrichtung kürzer gehalten werden und das durch die Personenschleuse in die Kammer eingeschleuste Bedienungspersonal einfacher durch die dort nicht vorhandene Tauchwand gelangen, um eventuelle Reparatur- oder sonstige Arbeiten durchzuführen.
Schließlich kann durch Öffnen der Abschlußtür der Speicherraum geöffnet und durch die frei gewordene zweite Öffnung ein zweiter mechanischer Förderer schnell und einfach eingebracht werden, und zwar vorzugsweise bis unter das austragsseitige Ende des ersten mechanischen Förderers in dem Speicherraum, so daß eine kontinuierliche Trockenförderung zu bereitstehenden Erdreich-Transportwagen oder dergleichen durchgeführt werden kann.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung der erste Förderer eine Förderschnecke, ein Gurtförderer oder ein Ketten- oder Kettenkratzförderer ist, wobei bei einer Förderschnecke durch Wahl der Scheckensteigung und der Drehzahl ein Erddruck-Ausgleich geschaffen werden kann. Dies wird vorzugsweise durch mechanisch, hydraulisch und/oder pneumatisch betätigbare Stützplatten zwischen den Abbauarmen unterstützt.
Ferner ist von Vorteil, daß das Abbauwerkzeug einen mehrarmigen, kegelförmig ausgebildeten Bohrkopf aufweist, der - unter Fortfall der beim Stande der Technik vorhandenen Mittenschneider - zugleich eine Zentrierung beim Abbohren des Erdreichens bewirkt.
Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung naher erläutert.
In dieser zeigt:
Die insgesamt mit 5 bezeichnete Vorrichtung weist ein in Vortriebsrichtung gemäß Richtungspfeil 7 vorne angeordnetes Abbauwerkzeug 6 auf, welches mehrere strahlenförmig von der Mitte ausgehende Bohrarme 8 an dem Bohrkorb 9 aufweist, die mit den eigentlichen Bohrwerkzeugen 10 versehen sind. Die Bohrarme 8 spannen eine kegelförmige Fläche auf und sind kippbar sowie auswechselbar an dem Bohrkorb 9 angeordnet. Die Kippachse kann hierbei an dem äußeren oder inneren Widerlager des Bohrkorbes 9 angeordnet sein.
Zwischen den Bohrarmen 8 können hydraulisch, mechanisch und/oder pneumatisch in Vortriebrichtung vor- und zurück- sowie anstellbar verstellbare Stützplatten 11 (Figur 2) angeordnet sein. Der Bohrkorb ist - wie an sich bekannt - vor dem mit 12 bezeichneten Druckschild angeordnet und über einen insgesamt mit 13 bezeichneten Antrieb angetrieben, der druckdicht durch den Druckschild 12 hindurchgeführt ist. Im oberen Bereich in Vortriebsrichtung 7 hinter dem Druckschild 12 ist eine Doppelkammer-Personenschleuse 14 angeordnet, durch die man in die insgesamt mit 15 bezeichnete Kammer zwischen dem Abbauwerkzeug 6 und dem Druckschild 12 gelangen kann, die druckdicht durch den Druckschild 12 von dem rückwärtigen Teil der Vorrichtung 5 abgeschottet ist.
Hinter dem Druckschild 12 ist ein Speicherraum 16 angeordnet, der sich mit bezug auf die Längsachse 17 der Vorrichtung 5 unterseitig in der oberen Hälfte 18 befindet. Der Speicherraum 16 ist über eine erste Öffnung 19 in dem Druckschild und über ein Rohr 20 mit der Kammer* 15 verbunden. Das aufnahmeseitige Ende eines ersten, als Kettenförderer 21 ausgebildeten mechanischen Förderers reicht bis nahe zu der Sohle der Kammer 15 und ist durch die erste Öffnung 19 und das Rohr 20 zu dem Speicherraum 16 geführt, in dem sein abgabeseitiges Ende angeordnet ist.
* kommunizierend
Unterhalb dem austragsseitigen Ende 22 des Kettenförderers 21 ist ein schräggestelltes Grobsieb 23 über einem Auffangbehälter 24 für den Siebdurchgang angeordnet, an dem eine Förderleitung 25 für den Flüssigtransport angeschlossen ist. Unterhalb und neben dem seitlichen Ende des Grobsiebs 23 ist ein Steinebrecher 26, ebenfalls mit Auffangbehälter angeordnet, der über eine Leitung 27 ebenfalls an die Förderleitung 25 angeschlossen ist.
Der Speicherraum 16 ist ferner über eine durch eine Abschlußtür 28 verschlossene zweite Öffnung mit dem schon durch Tübbings abgestützten Tunnel 30 verbindbar. Durch diese zweite Öffnung kann zum Zwecke des Trockentransports ein zweiter mechanischer Förderer 31 direkt unter das austragsseitige Ende 22 des Kettenförderers 21 geschoben werden, so daß der Abbraum direkt in Erdreich-Transportwagen oder dergleichen (nicht gezeigt) transportiert werden kann, wobei gegebenenfalls das Grobsieb 23 entfallen muß.
Die Tübbings 29 werden einen an sich bekannten Tübbingstransporteuer 32 in Vortriebsrichtung 7 zur der eigentlichen Vorrichtung 5 transportiert und dort mittels eines ebenfalls an sich bekannten Erektors 33 gesetzt. An sich bekannte Vorschubpressen 34 stützen sich einerseits an den schon gesetzten Tübbings, andererseits an der Vorrichtung 5 bzw. dem Druckschild 12 ab.
Ferner ist eine Förderpumpe 35 für Wasser und/oder eine thixotrope Flüssigkeit vorgesehen, die über eine Leitung 36 bis in die Kammer 15 geführt ist und dort im Bereich der ersten Öffnung 19 über eine Spüldüse 37 austritt. Die erste Öffnung 19 kann - druckdicht - mittels eines mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren und schematisch mit 38 bezeichneten Schiebers abgeschottet werden, um auch Reparaturarbeiten in dem Speicherraum 16 ausführen zu können.
Zweckmäßigerweise wird der Steinbrecher 26 nur dann eingeschaltet, wenn ein gewisser Steinanfall vorliegt. Ebenso kann in dem Rohr 20 vorzugsweise eine Niveau-Meßeinrichtung 40 zur Einstellung des Luftdrucks 16 in der Speicherkammer vorgesehen sein, der dann auf die Flüssigkeitsoberfläche und damit auf die die gesamte Kammer 15 ausfüllende Flüssigkeit und damit auf die Ortsbrust vor dem Abbauwerkzeug 6 ausgeübt werden kann.