Die Erfindung betrifft eine Anlage und ein Verfahren zur Verteilung von Beton insbesondere für den Tunnel-und Stollenbau. Wie sich aus der DE-A-2706244 ergibt ist an eine von einer Betonpumpe kommenden Förderleitung über eine Verteilleitung eine Anzahl Zweigleitungen angeschlossen, die stirnseitig in den Schalungsraum führen. Die Zweigleitungen verlaufen zuerst in radialer Richtung im Tunnel nach außen und sind dann in axialer Richtung abgewinkelt. Jede Zweigleitung kann mittels eines Absperrventils geöffnet und geschlossen werden. Nach Füllung eines Schalungsraumes kommt der Beton in der jeweiligen Zweigleitung zur Ruhe und es besteht die Gefahr des Abbindens, insbesondere wenn keine Abbindeverzögerer für die Betonmischung eingesetzt werden. Auch im Fall von Betriebsstörungen muß zur Verhinderung des Abbindens des Betons in der Verteilleitung und in Zweigleitungen das ganze Leitungssystem auseinandergebaut, der Beton ausgeschüttet und die Rohre ausgespült werden.
Aus der US-A-3,556,116 ist eine Verteilanlage für Beton bekannt, bei der sich an eine Förderleitung eine Verteilleitung anschließt, die in Abständen hintereinanderliegend eine Anzahl Zweigleitungen aufweist. Im Gegensatz zum vorbeschriebenen Stand der Technik, bei dem eine sternförmige Verteilung vorgeschlagen wird, wird hier eine Hintereinanderschaltung der Zweigstellen verwendet.
Um das Erhärten von Beton in einer in einen Schalungsraum einführenden Leitung zu vermeiden, ist es aus der DE-A-3610118 bekannt, an der Einspritzstelle ein Umschaltventil zu verwenden, das eine erste Stellung ausweist, in der die Zufuhrleitung mit einer Einspritzleitung kommuniziert und eine zweite Stellung aufweist, in der die Zufuhrleitung durch eine Verschlußeinrichtung ersetzt ist, die es gestattet, die Einspritzleitung durch Einführen eines Verschlußstopfens zu verstopfen. Auch sind Wasserleitungsanschlüsse veranschaulicht, um die Zufuhrleitung in Rückwärtsrichtung auszuspülen, jedoch läßt sich auf diese Weise eine mit Beton gefüllte Zufuhrleitung nicht ausreichend reinigen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage zu schaffen, mit der es jederzeit möglich ist, die Verteilleitung einschließlich der Zweigleitungen von abbindendem Beton freizuhalten ohne die Verteilleitung und/oder die Zweigleitungen demontieren zu müssen.
Diese Aufgabe löst eine Anlage gemäß Patentanspruch 1. Die Entleerungsleitung ist vorzugsweise über ein Absperrventil ständig mit einer ansich bekannten Betonausdrückvorrichtung verbunden. Tritt nun eine Betriebsstörung auf, die insbesondere im Tunnelbau viele Ursachen haben kann, so wird die Förderleitung an geeigneter Stelle z.B. mittels eines Zweiwegeschiebers an den Auffangbehälter angeschlossen und nach Öffnen des Absperrventils in der Entleerungsleitung ein Reinigungsstopfen oder Reinigungsball mittels Druckwasser in das Leitungssystem gedrückt, wodurch die Betonsäule aus der Verteilleitung und dem anschließenden Teil der Förderleitung ausgeschoben wird. Alle Zweigleitungen sind durch die Verschlußstopfen ausgefüllt, sodaß das Leitungssystem restlos vom Beton befreit werden kann.
Anstelle des Ausdrückens der Betonsäule mittels Druckwasser kann durch Umschalten der Betonpumpe auf Saugbetrieb die Betonsäule auch ausgesaugt werden, jedoch muß immer der Reinigungsstopfen oder Reinigungsball verwendet werden, um auch Betonreste zu entfernen.
Die Erfindung ermöglicht es, herkömmlichen Beton ohne Abbindeverzögerer zu verwenden, was bisher nicht möglich schien und es können sogar Abbindebeschleuniger eingesetzt werden, da das Verteilsystem entleert werden kann, wenn ein Betonring fertiggestellt worden ist, und notwendigerweise eine Betonierpause während des anschließenden Umsetzens eines Innenschalungsringes auftritt.
Die Erfindung ermöglicht es, den Verschlußstopfen in jeder Zweigleitung so auszubilden, daß er in seiner Offenstellung den abgehenden Teil der Verteilleitung sperrt, sodaß sich stromab der jeweiligen Zweigstelle kein Beton in der Verteilleitung befindet. Wenn alle Zweigstellen in Hintereinanderanordnung nacheinander bedient werden, kommt der Betonfluß nirgendwo im System zum Stillstand, was bei schnell abbindendem Beton sehr vorteilhaft ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die Maßnahmen gemäß Anspruch 14. Je nach den Eigenschaften des momentan für das Betonieren verwendeten Betons kann es erforderlich werden, das Leitungssystem nach Fertigstellung jedes Betonringes zu entleeren oder bei langsam abbindendem Beton diese Entleerung lediglich am Ende der wöchentlichen Arbeitszeit bzw. bei Betriebsstörungen vorzunehmen. Die Erfindung ermöglicht gemäß Anspruch 16 einen vollautomatischen Betrieb, der auch den Entleerungsvorgang umfaßt. So wird die Stillstandszeit der Betonpumpe laufend automatisch gemessen und mit einem auf die Betonqualität eingestellten zeitlichen Grenzwert verglichen und bei Erreichen dieses Grenzwertes der Entleerungsvorgang automatisch eingeleitet, während die Betonpumpe gestoppt bleibt. Wichtig ist dabei, daß in jedem beliebigen Betonierstadium die Entleerung des Systems bewirkt werden kann, sodaß die Erfindung einen hohen Sicherheitsgrad insbesondere beim Betonieren von Tunnelröhren schafft.
Anhand der Zeichnung, die einige Ausführungsbeispiele darstellt, sei die Erfindung näher beschrieben. Es zeigen
Die Verteilanlage gemäß FIG. 1 umfaßt einen Betonmischbehälter 10, eine doppelt wirkende Betonpumpe 12, das übliche Umschaltventil 14, eine Förderleitung 16 mit schematisch veranschaulichter Teleskop-Rohrverlängerung 18 und eine ringförmige Verteilleitung 30, die in einer Querebene eines Tunnels und damit im wesentlichen rechtwinklig zur Längserstreckung der Förderleitung 16 angeordnet ist und eine Anzahl in Umfangsabständen angeordneter Abzweigstellen 32 aufweist und die über eine Rohrschleife 39, 40 an die Förderleitung 16 angeschlossen ist. Die Verteilleitung 30 liegt auf einem Durchmesser, der größer ist, als der Durchmesser einer inneren Ringschalung 22 und verläuft dicht benachbart einer Stirnschalung 24, die einen Schalungsraum zwischen einer äußeren Ringschalung 20 und der inneren Ringschalung 22 nach vorn abschließt. Damit liegt die Verteilleitung 30 im Ringspalt 42 zwischen äußerer und innerer Ringschalung und dank der engen Nachbarschaft zur Stirnschalung 24 genügen kurze gerade Zweigleitungen 34 an jeder Zweigstelle 32, die die Stirnschalung 24 durchdringen. Die Förderleitung 16 ist im Inneren des Tunnels über die Ebene der Stirnschalung 24 hinaus verlängert. Ein Rohrbogen 39 erstreckt sich um den Vorderrand eines Druckringes 76 herum und ein anschließendes Verbindungsrohr 40 überbrückt die Breite eines Innenschalungssegmentes einschließlich der Breite des Druckringes, wie sich insbesondere aus FIG. 2 ergibt. Diese Rohrschleife ist notwendig, um den nächsten inneren Schalungsring 22 montieren zu können. An jeder Zweigstelle 32 ist ein Absperrorgan 36 vorgesehen mit dem die Zweigleitung 34 absperrbar ist.
Die Verteilleitung 30 erstreckt sich längs eines Umfangswinkels von mehr als 270° und an ihr Ende ist über eine Rohrschleife 44, 46, die der Rohrschleife 39, 40 entspricht und denselben Zweck erfüllt, eine Entleerungsleitung 48 angeschlossen, die sich parallel zur Förderleitung 16 erstreckt und in den Tunnel zurückläuft. Die Entleerungsleitung 48 ist über ein Ventil 50 mit einer Betonausdrückvorrichtung 52 verbunden, welche eine Halteeinrichtung 54 für einen Reinigungsstopfen 55 aufweist. Eine Druckwasserpumpe 56 ist an die Haltevorrichtung 54 angeschlossen. Von der Entleerungsleitung 48 zweigt noch eine Umwälzleitung 58 ab, die durch ein Ventil 51 absperrbar ist und in den Mischbehälter 10 zurückführt.
Das Absperrventil 36 gemäß FIG. 5 und 6 hat drei Schnellkupplungen 38, mittels deren es an den ankommenden Teil 30a der Verteilleitung 30, deren abgehenden Teil 30b und die kurze gerade Zweigleitung 34 angeschlossen ist. In einem rückwärtigen zur kurzen geraden Zweigleitung 34 koaxialen Verlängerungsrohr 60 ist ein Verschlußstopfen 66 in Form eines Kolbens verschiebbar gelagert, der eine gewölbte Vorderfläche 70 aufweist, die für einen stetigen Übergang des Betonflusses aus dem ankommenden Teil 30a der Verteilleitung 30 unter Umlenkung um 90° in die Zweigleitung 34 sorgt. Diese gewölbte Stirnfläche 70 des Verschlußstopfens 66 sorgt auch dafür, daß der Verschlußstopfen 66 im Bereich des abgehenden Teils 30b der Verteilleitung 30 länger ausgebildet ist und somit in der in FIG. 5 gezeigten Offenstellung den abgehenden Leitungsteil 30b absperrt. Die Achse der Zweigleitung 34 und somit auch die Verschiebeachse 62 des Verschlußstopfens 66 kreuzen die Achse 64 der Verteilleitung 30. Der Verschlußstopfen 66 ist rückseitig mit einem Antriebszylinders 69 verbunden, der ihn nach vorn in eine Verschlußstellung verschiebt, in welcher der Verschlußstopfen 66 aus der Zweigleitung 34 über deren Mündungsstelle 68 hinaus in den Schalungsraum eindringt und dabei die Zweigleitung 34 vollständig ausfüllt. Im rückwärtigen Bereich hat der Verschlußstopfen 66 einen Querkanal 74, der in der Schließstellung des Stopfens 66 den ankommenden Teil 30a mit dem abgehenden Teil 30b der Verteilleitung 30 verbindet. Die Ringleitung 30 ist beidseitig jedes Absperrorgans 36 mittels Haltern 25 an der Stirnschalung 24 befestigt.
Zu Beginn des Betonierverfahrens befinden sich alle Verschlußstopfen 66 der Absperrorgane 36 mit Ausnahme des links unten veranschaulichten Absperrorgans in Schließstellung. Beton wird also über die Förderleitung 16 und die Rohrschleife 39, 40 und durch die Zweigleitung 34 des ersten Absperrorgans in den Schalungsraum eingepumpt. Der abgehende Teil der Verteilleitung 30 ist gesperrt. Nachdem der untere Bereich des Schalungsraumes in der linken Hälfte des Tunnels genügend gefüllt ist, wird das Absperrorgan 36 geschlossen, wodurch der abgehende Teil der Verteilleitung 30 geöffnet wird. Der Beton kann nun zu jeder beliebigen Zweigstelle 32 geführt werden, beispielsweise zum letzten Absperrorgan 36 am unteren Ende der Verteilleitung 30 in der rechten Tunnelhälfte. Die Verteilleitung 30 ist dann mit Beton gefüllt, da sich alle dazwischen befindlichen Absperrorgane 36 in Offenstellung befinden. In beliebiger Reihenfolge können nunmehr die anderen Absperrorgane 36 nacheinander geöffnet werden, um einen Betonring 26 zu vervollständigen. Während der Betonzufuhr in den Schalungsraum verschiebt sich die Stirnschalung 24, die mit der Außenschalung 20 verbunden ist. Die Stirnschalung 24 wird teilweise durch den Druck des eingepreßten Betons geschoben und teilweise durch einen Zylinder 28 gezogen, der an einem Rahmen 29 des Vortriebskopfes befestigt ist. Wenn die Stirnschalung 24 am vorderen Ende eines Innenschalungsringes 22 angekommen ist, ist der Betonring 26 fertiggestellt (FIG. 3). Dann wird der Druckring 76 mittels Zylinder 78 nach vorn gezogen und ein neuer Innenschalungsring 22 montiert (FIG. 4) der dann mittels des Druckringes 76 gegen die Innenschalung gedrückt wird. Anschließend setzt sich der Betoniervorgang fort, um einen neuen Betonring im Bereich des Ringspaltes 42 herzustellen.
Tritt im Bereich des Schneidkopfes oder beim Umsetzen der Innenschalung oder bei der Betonversorgung vor der Betonpumpe 12 eine Störung ein, so kann erst einmal das Ventil 51 geöffnet werden, um durch Langsamlauf der Betonpumpe 12 den Beton im ganzen Leitungssystem in Bewegung zu halten. Dabei befinden sich die Verschlußstopfen 66 sämtlichst in ihren Schließstellungen. Läßt sich die Störung nicht rechtzeitig beheben, wird die Betonpumpe 12 abgeschaltet, ein Schieber 80 in der Förderleitung geschlossen und ein Schieber 81 in einer an die Förderleitung angeschlossenen Auslaßleitung geöffnet, wonach die Druckwasserpumpe 56 gestartet wird, die den in die Haltevorrichtung 54 eingesetzten Reinigungsstopfen 55 durch die Entleerungsleitung 48, die ringförmige Verteilleitung 30 und den vor dem Schieber 80 liegenden Teil der Förderleitung 16 schiebt, wobei der in diesem Leitungssystem befindliche Beton in einem Auffangbehälter 82 ausgeschoben wird. Da die Querschnitte aller Leitungen 16, 30, 48 einschließlich der Ventildurchgänge allenfalls unwesentlich voneinander abweichen, sorgt der elastisch ausgebildete Reinigungsstopfen 55 für eine nahezu restlose Entleerung des Leitungssystems, wobei das Druckwasser etwaige Betonreste ausspült.
In den FIG. 7 bis 12 ist eine Abwandlung der Verteilanlage gezeigt, die sich von der vorbeschriebenen lediglich dadurch unterscheidet, daß die Verteilleitung 130 nicht unmittelbar angrenzend an die Ebene A der Stirnschalung 24 sondern im Abstand davon in einer Ebene B verläuft, sodaß die Verteilleitung 130 vor dem Druckring 76 verläuft. Die Verteilleitung 130 ist für jede Abzweigstelle 32 unterbrochen. Die beiden Unterbrechungsenden sind mittels einer sich in den Ringspalt 42 zwischen beiden Ringschalungen 20, 22 etwa parallel zur Tunnelachse bis nahe der Stirnschalung 24 hinein erstreckenden Rohrschleifen 84 miteinander verbunden, in deren Scheitel das Absperrorgan 36 angeordnet ist. Dadurch werden im Ringspalt 42 zwischen je zwei Absperrventilen 36 Räume freigelegt, die für andere Zwecke beispielsweise einer zusätzlichen Abstützung der Stirnschalung 24 dienen können.
Die Verteilleitung 130 kann hier auch auf einem Durchmesser liegen, der kleiner als derjenige der Innenschalung 22 ist. Wie sich aus FIG. 11 ergibt, besteht jede Rohrschleife aus zwei parallelen, sich in Tunnellängsrichtung erstreckenden Rohren 84 und zwei Rohrbögen 86, die mittels der Schnellkupplungen 38 mit dem Gehäuse des Absperrorgans 36 verbunden sind.
Die Verteilanlage gemäß FIG. 13 bis 18 besteht aus einer Verteilleitung 30, die keine axialen Rohrschleifen aufweist, weil sie vor dem Druckring 76 angeordnet und an diesem befestigt ist. Die beiden unteren Enden der Verteilleitung 30 sind durch ein Verbindungsrohr miteinander verbunden, sodaß sich eine umfangsgeschlossene Ringleitung ergibt, an deren Enden jeweils ein Absperrorgan 90 bzw. 91 vorgesehen ist. Ein weiteres Absperrorgan 93 schließt das Ende der Entleerungsleitung 48 ab. Die Verschiebeachse 162 (FIG. 18) des Verschlußstopfens 166 kreuzt hier nicht die Ringachse der Verteilleitung 30, sondern ist radial nach außen um einen Betrag versetzt, der gleich der Summe der Radien der Zweigleitung 34 und der Verteilleitung 30 ist. Die Innenumfänge beider Leitungen tangieren so miteinander. Das Rohrstück 160 zur Aufnahme des Verschlußstopfens 166 hat eine Öffnung 92, durch die die Zweigleitung 34 mit der Verteilleitung 30 kommuniziert. Das Verschlußstück 166 hat keinen Durchgangskanal entsprechend dem Kanal 74 bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen. Das Absperrorgan 36 hat einen Flachschieber 88, der in einem Schlitz 94 des Ventilgehäuses verschiebbar ist und von einem Antriebszylinder 96 betätigt wird. Die Verschiebeebene des Flachschiebers 88 tangiert das Rohrstück 160 nahezu, bildet mit einer die Achse 162 dieses Rohrstückes 160 durchsetzenden Radialebene der Verteilleitung 30 einen Winkel von etwa 30° und schließt in seiner Verschlußstellung den abgehenden Teil der Verteilleitung 30 ab. Vorzugsweise liegen die Flachschieber 88 in beiden Ringhälften der Verteilleitung 30 oberhalb der jeweiligen Zweigstellen 32, weil es die Verteilanlage gemäß FIG. 13 bis 18 gestattet, Beton von unten her in beide Hälften der Verteilleitung 30 einzuspeisen, ohne den übrigen Teil der Verteilleitung 30 mit Beton füllen zu müssen. Nachdem wie bei den vorbeschriebenen Ausführungen zuerst die links unten befindliche Zweigleitung 34 bedient worden ist, werden die Ventile 90, 91 geöffnet, um die rechts unten liegende Zweigleitung 34 zu bedienen. Die Flachschieber 88 befinden sich in Schließposition. Anschließend kann auf die nächst höhere Zweigleitung 34 umgeschaltet werden, indem die Ventile 90, 91 geschlossen und der Flachschieber 88 des links unten angeordneten Ventils geöffnet wird. Nachdem ein Schalungsraum mit Beton gefüllt ist (FIG. 14) wird der Druckring 76 mit Verteilleitung 30 und Stirnschalung 24 durch Betätigung des Zylinders 78 um eine Schalungsbreite nach vorn gezogen und da in diesem Ausführungsbeispiel eine Tübbingschalung verwendet wird, ein neuer Ring aus Tübbingsegmenten 98 montiert und mittels des Druckringes 76 an der verbleibenden Tübbingschalung angedrückt (FIG. 15). Dann wird der Zylinder 28 betätigt, der wie der Zylinder 78 an einem Nachlaufteil 100 der Schneidmaschine abgestützt ist, um die Außenschalung 20 um eine Tübbingbreite vorzuziehen. Anschließend erfolgt das Einfüllen des Betons in den Schalungsraum 27, wie beschrieben. Das Ergebnis zeigt FIG. 16.
Zur Entleerung der Verteilleitung 30 werden die beiden Ventile 90, 91 geschlossen und das Ventil 93 wird geöffnet, nachdem in der Förderleitung 16 das Ventil 80 geschlossen und im Auslaßrohr das Ventil 81 geöffnet worden ist. Dann kann der Reinigungsball 55 nach Anlaufen der Druckwasserpumpe 56 in der schon beschriebenen Weise durch das ganze Leitungssystem gedrückt werden, um die Betonsäule in den Auffangbehälter 82 auszuschieben. Es versteht sich, daß während der Entleerung des Systems die Verschlußstopfen 166 sich in Schließstellung und die Flachschieber 88 sich in Offenstellung befinden. Die Verbindungsleitung zwischen den beiden Ventilen 90, 91 kann ebenfalls anschließend gespült werden, wenn die beiden Flachschieber 88 der beiden untersten Absperrorgane 136 geschlossen sind.
Die Figuren 19 und 20 veranschaulichen eine ringförmige Verteilleitung 30 mit Absperrorgan 36. Die Verteilleitung 30 liegt innerhalb einer inneren Ringschalung 22 und die Zweigleitungen 34 erstrecken sich in derselben Radialebene in der die Verteilleitung 30 liegt radial auswärts und in die innere Ringschalung 22 hinein. Gegenüber FIG. 1 entfallen die Rohrschleifen 39, 40. Ansonsten unterscheidet sich die Anlage prinzipiell nicht.
FIG. 21 zeigt eine Verteilanlage, die hinsichtlich der ringförmigen Verteilleitung 30 und der Absperrorgane 136 der Ausführungsform gemäß FIG. 13 entspricht. Abweichend ist jedoch, daß die Verbindungsleitung mit den Ventilen zwischen den beiden unteren Enden der Verteilleitung 30 entfällt. Es schließen sich parallele, in der Längsrichtung verlauffende Rohre 17, 19 an, die mittels eines Zweiwegeventils 102 an die gemeinsame Förderleitung 16 angeschlossen sind und wahlweise Beton von der Betonpumpe 12 erhalten. Auch bei dieser Einfachausführung können beide Hälften der ringförmigen Verteilleitung 30 von unten her beschickt werden. Zur Entleerung werden die beiden Rohre 17, 19 mittels der Schnellkupplungen 38 von der Verteilleitung 30 gelöst und es werden zwei Schläuche 104, 106 angekuppelt, deren einer in den Auffangbehälter 82 führt und deren anderer mit der Entleerungsleitung 48 verbunden wird. Diese Ausführungsform ist dank fehlender Ventile einfacher, erfordert aber manuelle Eingriffe zum Entleeren des Leitungssystems.