Schildschwanz für eine Schildvortriebsmaschine sowie Verfahren zum Abdichten des Ringspaltes zwischen dem Schildschwanz und Ausbauelementen

Abstract

 Zur Notabdichtung des Ringspaltes zwischen dem Schildschwanz und den Ausbauelementen bzw. Tübbingen wird vorgeschlagen, flüssigen Stickstoff durch ringförmig verlaufende Rohre (4) zum Bereich des Ringspaltes zu leiten. Der Schildschwanz­bereich trägt hiezu im Bereich der Dichtungen (2) Rohre (4) mit den entsprechenden Anschlüssen. Nach einer Vereisung können schadhafte Dichtungen (2) gefahrlos erneuert bzw. repariert werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Schildschwanz für eine Schildvortriebsmaschine mit wenigstens einer Schildschwanz­dichtung für den dichtenden Anschluß von Ausbauelementen bzw. Tübbingen, sowie auf ein Verfahren zum Abdichten des Ring­spaltes zwischen dem Schildschwanz einer Schildvortriebs­maschine und den nachfolgenden Ausbauelementen bzw. Tübbin­gen.

[0002] Beim Vortrieb von Tunnels, Stollen od.dgl. im Schildvor­triebsverfahren ist es bekannt, die Ringspalte zwischen einem eingebrachten Tübbingausbau und dem ihn umgreifenden Schild­schwanz oder einem dem Vortriebsschild nachgeführten Nach­laufschild durch Dichtungselemente abzudichten. Es sind unterschiedliche Schildschwanzdichtungen bekannt, welche aus elastomerem Material bestehen können oder als sogenannte Drahtborstendichtungen ausgebildet sein können. Für die Abdichtung können Einzel- und Mehrfachdichtungen eingesetzt werden. Beim Einbringen von Injektionsmaterial in den Ring­spalt werden derartige Dichtungen mechanisch stark bean­sprucht und dasjenige Dichtungsprofil, welches durch den Injektionsmörtel am stärksten beansprucht wird, läßt sich hiebei in der Regel nicht ohne weiteres austauschen und nicht ohne aufwendige Zusatzmaßnahmen reparieren. Bei Einzel­dichtungen sind derartige Maßnahmen zur Reparatur bei Be­schädigung sofort erforderlich, auch bei Mehrfachdichtungen kann aber ohne eine derartige Reparatur der ersten Dichtung eine Schadensfortpflanzung eintreten, so daß auch hier nicht auf eine möglichst rasche Reparatur des Dichtungselementes verzichtet werden kann.

[0003] Aus der DE-PS 36 29 133 ist bereits ein Verfahren zur Durch­führung einer Reparatur an einer in Abschnitte unterteilten Schildschwanzdichtung bekannt, bei welcher ein gesonderter Fenstertübbing eingesetzt wird, welcher eine verschließbare Aussparung aufweist. Ein derartiger Fenstertübbing muß während des gesamten Ausbaues mit vorgebracht werden und vom Beginn des Vortriebes an begleitend gesetzt werden. Im Reparaturfall muß dann die Aussparung des Fenstertübbings so orientiert werden, daß sie mit dem zu reparierenden Abschnitt der Dichtung zur Deckung gelangen kann, wobei die Reparatur oder Auswechslung des reparaturbedürftigen Abschnittes der Dichtung durch die geöffnete Aussparung hindurch vorgenommen werden kann. Solange eine derartige Aussparung jedoch ge­öffnet ist, kann über die Aussparung selbst Wasser in das Innere der Tunnelvortriebsmaschine eindringen und insbeson­dere bei Arbeiten bei welchen Tunnelvortriebsmaschinen unter dem Wasserspiegel eingesetzt werden, kann die Unterbrechung der Dichtung während der Auswechslung des schadhaften Dich­tungselementes bei geöffneter Aussparung nicht ohne weiteres vorgenommen werden.

[0004] Die Erfindung zielt nun darauf ab, einen Schildschwanz der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher in einer Weise ausgerüstet ist, daß jederzeit kurzfristig eine Notabdichtung erzielt werden kann, wobei während des Zeitraumes dieser Notabdichtung die Dichtungselemente frei zugänglich bleiben und jederzeit gegebenenfalls auch über ihren gesamten Umfang gleichzeitig getauscht bzw. repariert werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht der Schildschwanz der eingangs genannten Art im wesentlichen darin, daß im Bereich der den Ausbauelementen benachbarten Dichtung wenigstens ein in Umfangsrichtung des Schildschwanzes verlaufendes Rohr ange­ordnet ist, dessen Anschlüsse für die Zu- und Ableitung von Kühlmittel im Inneren des Schildschwanzes münden. Über ein derartiges, in Umfangsrichtung des Schildschwanzes verlaufen­des Rohr kann nun bei Auftreten einer Gefahrensituation bzw. bei Auftreten einer Undichtheit der Dichtung das Eindringen von Wasser in den Tunnel durch Vereisung direkt verhindert werden. Die Schildvortriebsmaschine hat üblicherweise kreis­förmigen Querschnitt und der Schildschwanz überlappt zur Außenseite des Tübbings. Die am Schildschwanz in Umfangsrich­tung vorgesehene Rohrleitung für das Kühlmittel vereist daher unmittelbar das den Ringspalt außen umgebende Material, so daß das weiter innen liegende Dichtungselement ohne Gefahr eines Hereinbrechens von Wasser ohne weiteres getauscht oder repariert werden kann.

[0005] In vorteilhafter Weise ist die erfindungsgemäße Ausbildung hiebei so getroffen, daß das in Umfangsrichtung verlaufende Rohr in gegeneinander abgedichtete Abschnitte unterteilt ist, an welche gesonderte Anschlüsse für die Zu- und Ableitung von Kühlmittel angeschlossen sind, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, Reparaturen Abschnittweise vorzunehmen, ohne übermäßige Mengen an Kühlmittel zu verbrauchen, wobei lokal eine raschere Vereisung erzielt werden kann. Um die Vereisung des Umgebungswassers rasch und in einem Abstand durchführen zu können, welcher die freie Zugänglichkeit des Dichtungsele­mentes in keiner Weise beeinträchtigt, ist die Ausbildung hiebei mit Vorteil so getroffen, daß wenigstens ein in Umfangsrichtung verlaufendes Rohr konzentrisch zur Dichtung auf größerem Durchmesser als die Dichtung angeordnet ist.

[0006] Als Kühlmittel kommen unterschiedliche Medien in Betracht. Für die Verwendung von flüssigem Stickstoff kann die Wärme­ableitung bzw. Kühlung dadurch wesentlich verbessert werden, daß die Ausbildung so getroffen ist, daß wenigstens ein in Umfangsrichtung verlaufendes Rohr doppelwandig ausgebildet ist und daß an das Innenrohr der Zuleitungsanschluß und an das Außenrohr der Ableitungsanschluß einander benachbart angeschlossen sind. Ein derartiges Doppelmantelrohr erlaubt hiebei eine Durchströmung in einer Weise, daß flüssiger Stickstoff im Außenmantel verdampfen kann und dabei dem Umge­bungswasser, welches rasch auf Temperaturen unter dem Ge­frierpunkt abgekühlt werden kann, die erforderliche Wärme entzieht. Die Ausbildung ist hiebei für eine abschnittweise Reparatur mit Vorteil so getroffen, daß das Außenrohr in Umfangsrichtung in durch Trennwände abgeschlossene Abschnitte unterteilt ist, daß das koaxiale Innenrohr in Abstand vor den Trennwänden mündet und daß für jeden getrennten Rohrabschnitt gesonderte Anschlüsse für die Zu- und Ableitung von Kühl­mittel vorgesehen sind. Die koaxial zu den Außenrohren liegenden Innenrohre können in konventioneller Weise mit Abstandhaltern im Außenrohr zentriert werden, wodurch ein entsprechender Strömungsquerschnitt sichergestellt wird. Der Anschluß der Zuleitung an das Innenrohr führt hiebei bei verdampfenden Kältemedien dazu, daß das Medium im Außenmantel verdampft und hiebei über die größere Oberfläche des Außen­mantels Verdampfungswärme aus der Umgebung abzieht. Die Außenfläche eines derartigen Doppelmantelrohres kann in konventioneller Weise gerippt, genoppt oder mit Scheiben versehen sein, um die Wärmeaustauschflächen zu vergrößern.

[0007] Das erfindungsgemäße Verfahren zum Abdichten des Ringspaltes zwischen dem Schildschwanz einer Schildvortriebsmaschine und den nachfolgenden Ausbauelementen bzw. Tübbingen ist hiebei im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß flüssiger Stick­stoff in Ringleitungen im Bereich des Ringspaltes geleitet wird und zumindest teilweise als gasförmiger Stickstoff wieder abgezogen wird. Durch eine entsprechende Aufteilung der Ringleitungen in einzelne Sektoren kann eine lokal gezielte Vereisung mit erhöhter Vereisungsleistung durchge­führt werden. Die koaxialen Rohre können an das Schild­schwanzblech angepaßt sein und beispielsweise auch aus von der Kreisform im Querschnitt abweichenden Rohren insbesondere Vierkantrohren gebildet sein.

[0008] Da Öffnungen zum umgebenden Gebirge bzw. zur Mörtelfuge nicht geschaffen werden, besteht keine Beeinträchtigung der Be­triebssicherheit während der Reparatur eines Dichtungselemen­tes.

[0009] Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläu­tert. In dieser zeigen Fig.1 einen Längsschnitt durch einen Teilbereich des Schildschwanzes mit der Schildschwanzdichtung im Bereich des Ringspaltes zwischen Schildschwanz und dem Tübbingausbau und Fig.2 eine schematische Darstellung des Ringleitungssystems im Bereich des Schildschwanzes ent­sprechend der Fig.1 in Richtung des Pfeiles II der Fig.1.

[0010] In Fig.1 ist mit 1 das Schildschwanzblech bezeichnet. An das Ende des Schildschwanzbleches ist ein Dichtungselement 2 angeschlossen, welches lösbar mit dem Schildschwanzblech 1 verbunden ist. Mit 3 ist schematisch der Außenumfang der Tübbinge eines Ausbaues angedeutet.

[0011] An das Schildschwanzende ist in Umfangsrichtung verlaufend ein Doppelmantelrohr 4 angeordnet, dessen Innenrohr mit 5 und dessen Außenrohr mit 6 bezeichnet ist. Der Anschluß des Innenrohres ist durch die Rohrleitung 7 angedeutet, welche im Inneren des Schildschwanzbleches geschützt verläuft und in das Innere des Schildschwanzes geführt ist. Bei einer Beauf­schlagung des Innenrohres 5 über die Zuleitung 7 mit Kälte­mittel, strömt das Kältemittel über das Innenrohr in den Ringspalt zwischen Innenrohr 5 und Außenrohr 6 und das im anliegenden Erdreich enthaltene Wasser kann aufgefroren werden. Die Vereisungsausbreitung ist schematisch durch die konzentrischen Kreise 8 angedeutet. Nach einer Vereisung des Wasser im benachbarten Erdreich, kann das Dichtungselement 2 gefahrlos ausgetauscht werden.

[0012] In Fig.2 ist die Leitungsführung des Doppelmantelrohres 4 am Ende des Schildschwanzes schematisch dargestellt. Das Außen­rohr 6 ist jeweils in Umfangsrichtung durch Trennwandelemente abgedichtet und die Abschottungen sind mit 9 bezeichnet. Auf diese Weise entstehen Segmente, an welche jeweils gesonderte Zu- und Ableitungen münden. Die Zuleitung 10 ist hiebei mit dem Innenrohr 5 verbunden und das durch das Innenrohr zuge­führte Medium strömt im Ringraum um das Innenrohr herum innerhalb des Außenrohres 6 zurück und kann an einer der Zuleitung 10 benachbarten Ableitung 11 wieder abgezogen werden. Für jedes Segment, welches durch Abschottungen 9 im Außenrohr voneinander getrennt ist, sind gesonderte Zuleitun­gen 10 und Ableitungen 11 vorgesehen. Über diese Zuleitungen 10 kann flüssiger Stickstoff in die Rohrleitung 4 eingebracht werden, wobei dieser flüssige Stickstoff aus dem Außenrohr 6 zumindest teilweise gasförmig wieder abgezogen wird. Die für die Verdunstung erforderliche Wärme wird der Umgebung ent­zogen und es wird daher eine Vereisung des Wasser im benach­barten Erdreich im Ringspalt zwischen dem Schildschwanz und der Außenkontur der Tübbinge, wie sie in Fig.1 schematisch mit 3 angedeutet wurde, erzielt.

Ansprüche

1. Schildschwanz (1) für eine Schildvortriebsmaschine mit wenigstens einer Schildschwanzdichtung (2) für den dichtenden Anschluß von Ausbauelementen bzw. Tübbingen, dadurch gekenn­zeichnet, daß im Bereich der den Ausbauelementen benachbarten Dichtung (2) wenigstens ein in Umfangsrichtung des Schild­schwanzes (1) verlaufendes Rohr (4) angeordnet ist, dessen Anschlüsse (10,11) für die Zu- und Ableitung von Kühlmittel im Inneren des Schildschwanzes (1) münden.

2. Schildschwanz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in Umfangsrichtung verlaufende Rohr (4) in gegeneinander abgedichtete Abschnitte unterteilt ist, an welche gesonderte Anschlüsse (10,11) für die Zu- und Ableitung von Kühlmittel angeschlossen sind.

3. Schildschwanz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß wenigstens ein in Umfangsrichtung verlaufendes Rohr (4) konzentrisch zur Dichtung (2) auf größerem Durch­messer als die Dichtung angeordnet ist.

4. Schildschwanz nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß wenigstens ein in Umfangsrichtung ver­laufendes Rohr (4) doppelwandig ausgebildet ist und daß an das Innenrohr (5) der Zuleitungsanschluß (10) und an das Außenrohr (6) der Ableitungsanschluß (11) einander benachbart angeschlossen sind.

5. Schildschwanz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (6) in Umfangsrichtung in durch Trennwände (9) abgeschlossene Abschnitte unterteilt ist, daß das koaxiale Innenrohr (5) in Abstand vor den Trennwänden (9) mündet und daß für jeden getrennten Rohrabschnitt gesonderte Anschlüsse (10,11) für die Zu- und Ableitung von Kühlmittel vorgesehen sind.

6. Verfahren zum Abdichten des Ringspaltes zwischen dem Schildschwanz (1) einer Schildvortriebsmaschine und den nachfolgenden Ausbauelementen bzw. Tübbingen, dadurch ge­kennzeichnet, daß flüssiger Stickstoff in Ringleitungen (4,5,6) im Bereich des Ringspaltes geleitet wird und zu­mindest teilweise als gasförmiger Stickstoff wieder abgezogen wird.

Zeichnung