Tunnelbaueinrichtung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Tunnelbaueinrichtung. Diese Einrichtung bezweckt eine Beschleunigung der Bauarbeiten, eine Senkung der Baukosten und die Erhöhung der Gesamtsicherheit bei der Ausführung von Tunnelbauten. Die Baugeschwindigkeit soll damit auf etwa das 1,5- bis 3 fache gesteigert und die Kosten sollen im Vergleich zu den bisher im Tunnelbau üblichen um etwa 10 bis 30% gesenkt werden können.
Diese Einrichtung soll einen Tunnelbau sowohl in festem als auch in weichem Boden ermöglichen, Schwimmsand ausgenommen, und zwar mit denselben Mitteln, derselben Zahl von Arbeitskräften bei gleicher Qualifikation, mit demselben Arbeitsverfahren und ohne irgendwelche Stockungen oder Unterbrechungen, und ohne besondere Vorbereitungen beim Übergang aus festem in weichen Boden und umgekehrt, durchführen zu müssen.
Der Abbau bzw. das Sprengen und das Abräumen des abgebauten Materials soll am Arbeitsort, in festem oder weichem Boden oder Gestein (ausser in losem Gestein, Schwemmsand, Schlamm u.ä.), am ganzen projektierten Profil erfolgen können, ohne das Baugerüst beim Sprengen herausfahren zu müssen. Die gesamte Tunnelbaueinrichtung soll sich während der Gesamtdauer der Tunnelarbeiten nur vorwärts bewegen, was durch eine entsprechende Konstruktion des Stirngerüstes, das die ganze Tunnelbaueinrichtung beim Sprengen schützt, angestrebt wird.
Dadurch soll ermöglicht werden, dass unmittelbar vor dem Abbauort und auf einer bestimmten Entfernung, die höchstens bis zu 35 laufende Meter vom Abbauort beträgt, bzw. 3 bis 8 Tage nach Beginn der Abbauarbeiten, das Betonieren des ständigen Tunnelausbaus in seiner definitiven Form vor sich gehen kann, so dass sich der Gebirgsdruck im Gestein nicht in vollem Masse, sondern nur bis zu etwa 25% seines Endwerts entwickeln kann. Dies gestattet die Verwendung leichterer provisorischer Unterbaue, deren Entfernen vor dem Betonieren möglich ist, und die endgültigen Betonausbauten können dünnwandiger ausgeführt werden. Zudem wird auch die Sicherheit während der Bauarbeiten allgemein erhöht.
Die Einrichtung soll das Bohren der Bohrlöcher für die Sprengladungen gestatten, bzw. das Abräumen des abgesprengten oder abgebauten Materials am Arbeitsort gleichzeitig mit dem Verladen und Transport des früher abgebauten Gesteins, wodurch Ersparnisse sowohl an Zeit, Arbeitskraft und Arbeitsmittel gewährleistet werden. Die Einrichtung soll es möglich machen, dass nach Bedarf entsprechende provisorische Stahlausbaue während des Bohrens der Sprenglöcher bzw. des Abräumens des abgesprengten Materials aufgestellt werden können, was durch das Aufstellen der Stahlausbaue von der Firste gegen die Sohle erreicht werden soll.
Die hierzu verwendeten provisorischen Stahlausbaue wird man dazu vorteilhaft so konstruieren, dass sie ohne besondere Zwischenbauten den verschiedenen Querschnittsformen des Stollens anzupassen sind, und vor dem Betonieren in umgekehrter Reihenfolge, d.h. von unten nach oben, abgenommen werden können.
Der Abtransport des abgebauten Materials soll unabhängig vom Verladen des Materials mittels Förderbändern und besonderer Behälter für das provisorische Lagern des abgebauten Materials möglich sein, wodurch das Verladen des Materials beschleunigt und die Zahl der Transportmittel verringert wird, da die Transportdauer verlängert werden kann.
Das Betonieren des tragenden Betonausbaus soll gleichzeitig mit dem Abbau geschehen können, und zwar auf einer Entfernung von 4,0 bis 30,0 m vom Arbeitsorte, bzw. 3 bis 8 Tage nach erfolgtem Abbau im betreffenden Profil. Das Betonieren des ständigen tragenden Betonausbaus soll im vollen projektierten Profil kontinuierlich möglich sein, und zwar so, dass es keine waagerechten Dilatationsfugen gibt und auf einer Entfernung von 8 bis 30m vom Abbauort der Tunnel vollkommen fertiggestellt ist.
Die Einrichtung soll so ausgeführt sein, dass die provisorischen Stahlausbaue teilweise oder gänzlich entfernt werden können, bevor das Betonieren vorgenommen wird, so dass dieselben provisorischen Stahlausbaue erneut verwendet werden können, wodurch erhebliche Ersparnisse erzielt werden.
Alle Arbeitsphasen sollen parallel ablaufen, sind jedoch nicht direkt voneinander abhängig. Während des Bohrens der Sprenglöcher, des Verlegens der Sprengladungen und des Sprengens bzw. des Abbaus soll auch das Fertigstellen und Ausführen der übrigen Arbeitsgänge möglich sein. wie: Aufstellen der nötigen Unterbaue, Abtransport des Materials aus dem Tunnel, Versetzen der Schalung. Entfernen der provisorischen Stahlausbaue und Betonieren.
Die erfindungsgemässe Tunnelbaueinrichtung ist gekennzeichnet durch ein Abbaugerüst, eine daran anschliessende Rahmenkonstruktion mit einem Behälter für die Aufnahme des abgebauten Materials, einer Beschik kungsvornchtung zur Aufgabe des abgebauten Materials auf ein Förderband, das dieses auf ein zweites Förderband fördert, einer Verteileinrichtung zur Verteilung des durch das Förderband angelieferten Abbaumaterials in Behälter, wo es vor der Weiterbeförderung gelagert bleibt, einen mittels eines Förderbands und einer zugehörigen Beschickungsvorrichtung zu beschickenden Betonbehälter.
einer dem Betonbehälter angeschlossenen pneu maischen Betoneinbauvorrichtung mit einem Einbaurohr sowie zwei vom Betonbehälter abzweigenden Betoneinbringerinnen zum Betonieren der Tunnelunterteile, durch eine an die Rahmenkonstruktion anschliessende Schalung zum Halten des eingebrachten Betons und zum Abstützen der provisorischen Unterbaue im Erdreich, durch zu beiden Seiten der Schalung vorgesehene Arbeitsplattformen, Laufkatzen für den Transport der unteren Teile der Schalung sowie durch einen Transportwagen zur Beförderung der Oberteile der Schalung.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel näher beschrieben. In dieser zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels der Tunnelbaueinrichtung,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie I-I in Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. f einen Querschnitt durch ein rundes Tunnelpro fil,
Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3 sowie eine schematische Darstellung der Verwirklichung des Verfahrens und die gegenseitige funktionelle Verbindung aller Teile der Einrichtung,
Fig. 6 eine Seitenansicht des Gerüstes 1, von dem aus das Bohren der Sprenglöcher, der Abbau und das Errichten der provisorischen Stahlunterbaue erfolgt,
Fig.
7 eine Seitenansicht der Rahmenkonstruktion 16, die den Materialbehälter 20, die Verladeeinrichtung 21 zum Beschicken des Förderbandes 22, den pneumati schein Betoninjektor 23 und den über denselben angeordneten Betonbehälter 24, die Rinnen 27 für die Zufuhr von Beton in die Tunnelfundamente sowie die mechanische Winde 74 für das Schleppen des Transportwagens für die Schalungsteile 44 und 45 trägt.
Fig. 8 die Seitenansicht einer Schalungstafel 38 für das Schalen des Betons,
Fig. 10 linke Hälfte, einen Schnitt längs der Linie II-Il durch die Schalungstafel in ihrer Arbeitsstellung zur provisorischen Abstützung der Stahlunterbaue, und die rechte Hälfte eine Ansicht I-I derselben Schalungstafel in ihrer Arbeitsstellung für die Aufnahme von Beton,
Fig. 11 eine Ansicht des Stahlbogens 61 des provisorischen Stahlunterbaus,
Fig. 12 eine Seitenansicht des Bogenscheitelstücks,
Fig. 13 eine Teilansicht des unteren Bogenteils, aus der dessen Ausführung und die Lage der Löcher ersichtlich sind,
Fig. 14 eine Seitenansicht einer Seitenplatte, die sich an einem Ende des Schlussteils des Bogens befindet,
Fig. 15 eine Seitenansicht der Bogenteile, die sich rechts und links vom Scheitelstück befinden,
Fig. 16 einen Querschnitt durch die Teile.
die sich am Ende des Schlussteils aus Fig. 15 befinden,
Fig. 17 eine Seitenansicht des auf Fig. 16 dargestellten Bogenteils,
Fig. 18 eine Ansicht von unten des in Fig. 15 dargestellten Teils,
Fig. 19 eine Ansicht des Teils, der sich an den in Fig. 15 dargestellten Teil anschliesst,
Fig. 20 eine Ansicht von unten auf den in Fig. 19 dargestellten Teil,
Fig. 21 eine Seitenansicht des sich an den in Fig. 19 dargestellten Teil anschliessenden Bogenteils,
Fig. 22 eine Ansicht desselben Teils von oben.
Fig. 23 eine Ansicht des Bogenschlussstücks,
Fig. 24 eine Ansicht desselben Teils von oben und
Fig. 25 eine Ansicht des Verbindungsstücks zwischen zwei Bogen.
Das Gerüst 1 weist im Querschnitt eine Portalform auf, um dem Verlader 74 und der Konstruktion 16 einen freien Durchgang zu ermöglichen. Das Gerüst 1 besteht aus zwei Längsträgern 2, die so gestaltet sind, dass sie an ihren vorderen und hinteren Enden je zwei mit Spurkränzen versehene Laufräder 2a aufnehmen. Auf den Längsträgern 2 sind vier Rahmen 3 angebracht, die in ihrer senkrechten Ebene durch schräge Versteifungen 4 verbunden sind. Auf dem hinteren Ende des Gerüstes 1 ist oben eine Schutzkonstruktion 6 angebracht. An den Seiten des Gerüstes 1 sind vorne und hinten hängende Schutzkonstruktionen 7 angebracht. die sich nach Bedarf ausstellen oder einziehen lassen, in Abhängigkeit vom Profil des Stollens. An der Oberseite des Gerüstes 1 ist ein Längsboden aus Eichenbohlen 8 angebracht, und unter demselben ist in Querrichtung der Eichenbohlenboden 9 vorgesehen.
Das Vorderende des Gerüstes 1 trägt auf seinem oberen Ende zwei Konsolen 10, unterhalb deren zwei weitere Konsolen 11 angebracht sind. Das Gerüst 1 bewegt sich auf einem Geleise 12 entsprechender Länge. Die obere und die untere Arbeitsplattform 13 sind an den Enden der Konsolen 10 und 11 drehbar angeordnet. Die Arbeitsplattformen 13 bestehen aus kastenförmigen Längsträgern, in denen Stahlträger befestigt sind. Diese Stahlträger sind untereinander mit Rippen verbunden. An den Stirn- und Längsseiten der schwenkbaren Arbeitsplattformen 13 sind rechteckige Öffnungen zur Aufnahme abnehmbarer Träger 14 vorgesehen. Diese abnehmbaren Träger 14 bestehen aus zwei Stahlprofilen, die an ihrem einen Ende mit Seitenplatten und einer Mittelplatte versehen sind, wobei die genannten Platten aussen und innen durch andere Stahlblechplatten eingefasst werden.
Die abnehmbare Arbeitsplattform 15 besteht aus drei Längsträgern, die durch Verbindungselemente unteren ander verbunden sind. über diesen Trägern ist ein Flechtwerk aus Stahlprofilen mit den Trägern zu einem Ganzen vereinigt. Die Trägerunterseiten sind mit Anschlägen versehen.
Die Rahmenkonstruktion 16, die den Behälter für die Aufnahme des abgebauten Materials, die Beschickungsvorrichtung 21 und andere Teile der Einrichtung trägt, besteht aus zwei waagerechten Trägern 17, in denen je drei Räder 18 mit Spurkränzen gelagert sind. Diese Räder 18 bewegen sich auf Schienen 19. Auf dem Vorderteil der Konstruktion 16 befindet sich der Behälter 20, an dessen Entleerungsöffnung sich die Platte der Beschickungsvorrichtung 21 befindet. Am hinteren Teil der Konstruktion 16 stützt sich das Förderband 22 ab.
Auf dem unteren Boden der Konstruktion 16 befindet sich der pneumatische Betoninjektor 23. Auf der oberen Plattform befindet sich der Betonbehälter 24 oberhalb der Einfüllöffnung des Betoninjektors 23. Der Behälter 24 besitzt an seinem unteren Ende eine Verschlussvorrichtung 25 zwecks Regelung des Betonzuflusses in den Betoninjektor 23, und auf der Vorderseite des Behälters 24 sind zwei Verschlüsse 26 zum Regeln des Betonzuflusses in die Rinnen 27 angebracht.
Das Förderband 28 stützt sich mit seinem oberen Ende auf die obere Plattform der Konstruktion 16.
Der Behälter 29 für das provisorische Lagern des abgebauten Materials besitzt einen eingelassenen Boden und besteht aus den Seiten 30, die unter einem bestimmten Winkel zusammengebaut sind. An diesen Seiten sind zwei Stützen 31 dreieckiger Form angebracht, an denen die Lager 32 für die Räder 33 befestigt sind. Die Vorderseiten 34 schliessen den Behälter 29 vorne ab, und auf der Unterseite ist mittels zweier Stahlprofile, durch die die Auslassöffnung in vier Teile geteilt wird, versteift.
Diese Auslassöffnungen werden durch waagerechte Verschlüsse 35 verschlossen.
Die Schalung 38 besteht aus zwei Hälften und ist so ausgebildet, dass sie die Belastungen seitens der Bergmasse und des eingebauten Betons aufnehmen kann.
Beide Hälften der Schalung 38 stützen sich über die Schlussstücke 39 auf Betonfundamente 39a. Die Oberteile dieser Hälften sind mittels eines Eichenholzkeils 40 und Schraubenbolzen 40a verbunden, die unteren Teile der Schalung sind über das Gelenk 41 mit dem Querbalken 42 so verbunden, dass ein Dreigelenkbogen entsteht.
Jede Schalungshälfte besteht aus einem unteren Teil 43, einem Mittelstück 44 und einem Oberteil 45. Alle drei Teile einer Schalungshälfte besitzen je zwei Seitenplatten, die durch Versteifungen verstärkt sind.
Die Aussenseiten der Seitenplatten des unteren Teils der Schalung 43 als auch das Ende des Oberteils 45 sind mit einem Blechbelag versehen. Das obere Ende des Teils 43 trägt zwei Lagerplatten und zwei gleiche Platten sind auch am unteren Ende des Teils 44 angebracht. Diese Platten sind mit einer Anzahl von Löchern versehen, zur Aufnahme von Schraubenbolzen, die die beiden Teile 43 und 44 zu einer starren Einheit verbinden.
Am oberen Ende des Teils 44 sind zwei Platten befestigt und zwei gleiche Platten sind am unteren Ende des Teils 45 angebracht. Auch diese Platten tragen eine Anzahl Löcher für Schraubenbolzen zur Verbindung der
Teile 44 und 45. Die Innenseiten dieser Platten tragen die entsprechenden Teile eines Scharniers 46, mit dem sich die Teile 44 und 45 öffnen oder zusammenziehen lassen.
Der Teil 43 trägt auf seiner Innenseite zwei Konsolen 47, die oben mit Blechplatten abgedeckt sind. Auf diesen Konsolen 47 sind Führungsschienen 48 und 49 verlegt und auf ihren Unterseiten ist je eine Führungsschiene 50 befestigt. Auf diese Weise wird auf der Innenseite jeder Schalungshälfte je ein Kranweg mit drei Führungsschienen gebildet und ausserdem noch auf jeder Seite eine Plattform für die Arbeiter gewonnen.
Der Teil 43 der Schalung 38 trägt einen ausstellbaren und zusammenklappbaren Teil 51, der Mittelteil der Schalung 44 trägt zwei und der Oberteil 45 einen weiteren beweglichen Teil 51. An jeder Schalungshälfte ist die nötige Anzahl von Taschenöffnungen (mit Verschlüssen) für das Vibrieren des Betons vorgesehen.
Fig. 10 zeigt diese beweglichen Teile 51 in ihrer ausgestellten Lage. Diese beweglichen Teile 51 sind wie folgt aufgebaut: Die Welle 52 ist mit ihrem einen Ende in eine Öffnung der Schalungsseite eingesetzt und ist in einer bestimmten Entfernung von dieser durch eine Lagerung so geführt, dass ein Teil der Welle aus diesem Lager konsolartig übersteht. Auf dieser Welle 52 ist ein Träger 53 mit einem L-Profil drehbar angeordnet. Am Ende dieses Trägers 53 ist eine Welle 54 so angebracht, dass ein Ende derselben in den vertikalen Steg des Trägerprofils 53 eingesetzt ist und das andere Ende aus dem Abstützlager übersteht. Ein U-Profil 55 ist auf dem Teil der Welle zwischen dem Steg des Trägers 53 und dem Abstützlager drehbar angeordnet.
Eine gleiche Anordnung befindet sich auf der entgegengesetzten Seitenplatte der Schalung 38 derart, dass je zwei Träger 55, mit Blech abgedeckt, im zusammengelegten Zustande sich in die Schalung einfügen und einen Teil der Schalungshaut der Teile 43, 44 und 45 bilden. Das System der Träger 53 und 55 kann sich um die Wellen 52 und 54 so drehen, dass es jede gewünschte Lage einnehmen kann. Um den Träger 53 in einer beliebigen Lage festhalten zu können, ist an dem Wellenstumpf der Welle 54 eine Stahlstütze 56, an dessen anderem Ende sich die Achswelle 57 des Gleitschuhs 58 befindet. Dieser Gleitschuh 58 bewegt sich in einer Gleitrille 60. die mit Führungsborden versehen ist.
Sobald die Stütze 56 mit dem Gleitschuh 58 in die gewünschte Lage. die der geforderten Stellung des Trägers 53 entspricht, gebracht worden sind, wird der Gleitschuh 58 mittels eines Eichenholzkeils 59 festgeklemmt und der Träger 53 somit in seiner Lage festgehalten. Um den Träger 55 in der gewünschten Lage festzuhalten, dient ebenfalls das System der Stahlstütze 56. die sich mit ihrem unteren Ende um den überstehenden Teil der Welle 52 drehen kann. Der Gleitschuh 58, der sich in der Rille 60 des Trägers 55 bewegen kann, wird nötigenfalls durch den Holzkeil 59 fixiert. Auf diese Weise ist es möglich, die beweglichen Teile 51 der Schalung 38 fest gegen die Stahlbogen der provisorischen Unterbaue zu pressen.
Soll der bewegliche Teil 51 in die Schalung zurückgezogen werden, um mit ihr eine kontinuierliche Fläche zu bilden und als Schalung für den Beton zu dienen, so werden vorerst die Holzkeile 59 aus den Rillen 60 entfernt und der Träger 55 wird auf den Träger 53 herabgelassen und der Träger 53 in die Schalung eingezogen.
Der Stahlbogen 61 des provisorischen Unterbaus besteht aus einem Scheitelteil 62, je vier Seitenteilen 63, zwei Teilen 64, zwei Teilen 65 und zwei Endstücken 66.
Der Stahlbogen stützt sich über den Eichenholzkeil 67 auf den Grundboden bzw. die Betonlagerblöcke 68 ab.
Die Bogen 61 werden mittels Längsverbindungen 69 miteinander verbunden und über den Holzverzug 70 fest gegen das Gestein gepresst. Die einzelnen Teile des Bogens sind so ausgebildet, dass der Bogen um etwa 50 cm zusammengerückt oder geöffnet werden kann und sich dem Profil anfügt, statt dass das Profil dem Bogen angepasst werden muss.
Der Teil 62 ist ein Stahlprofil, an dessen Enden Platten 71 befestigt sind. Die Enden dieser Platten sind ebenso wie die Enden des Teiles 62 unter einem Winkel a1 abgeschrägt. Die Platten 71 und der Steg des Profils 62 sind mit Löchern 72, unter einem Winkel xfi gegen die Mittellinie, versehen, und ein drittes Loch ist unter dem Winkel a3 zur Mittellinie gebohrt, wobei die Löcher die Abstände a und b aufweisen. Der Teil 63 ist ein geknickter Stahlträger, der an der Knickstelle ausgerun det ist. An einem Ende ist der Teil 63 unter einem Winkel z3 abgeschnitten und besitzt an seinen Seiten Platten 71 mit denselben Merkmalen wie oben für den Teil 62 und seine Seitenplatten angegeben.
Am entgegengesetzten Ende des Trägers 63 sind auf beiden Seiten gebogene L-Profile 73 angebracht, die über das Profilende überstehen. Das überstehende Ende des Profiles 73 besitzt drei Löcher 72a, unter dem Winkel '=,2 gegen die Mittellinie gebohrt und mit den Abständen a und b .
Das erste Loch liegt im Abstande < (z vom Profil, die Platte ist hingegen so gebohrt, dass ihr erstes Loch im Abstand z-z1 liegt. Die unter den Winkeln a2 und a3 angeordneten Löcher ermöglichen ein Verbinden der Teile 62 und 63 dermassen, dass der eine Teil in den anderen eingeschoben und durch zwei Schrauben oder konische Stifte befestigt werden kann. Zwischen ihren Stirnflächen bleibt der Abstand z . Wird eine der Schrauben entfernt und die andere gelockert und will man die Schraube in das dritte Loch einsetzen, so muss vorerst der ganze Teil um die gelockerte Schraube etwas gedreht werden, bis sich das Loch des einem Teiles nicht mit dem dritten Loch in den Seitenplatten des anderen Teiles deckt, worauf die Schraube eingesetzt wird.
Dadurch ist ein Verstellen des Teiles 63 in bezug auf den Teil 62 und folglich auch der übrigen Teile des Bogens möglich und der ganze Bogen 61 kann auf diese Weise weiter geöffnet oder zusammengezogen werden. Alle übrigen Teile werden nach demselben Prinzip miteinander verbunden.
Die Tunnelbaueinrichtung funktioniert folgendermassen: Das Sprengen oder der Abbau erfolgt im vollen Profil. Die schwenkbaren Arbeitsplattformen 13 auf dem Gerüst 1 sind während des Sprengens in ihrer herunterge l:lappten Lage, wodurch sie die ganze Einrichtung gegen die Explosionen schützen und die Tunnelbaueinrichtung die ganze Zeit in der Strecke bleiben kann. Das Verladen des abgesprengten Materials erfolgt mittels des Verladers 74, des Behälters 20 und des Förderbandes 22. Das Material gelangt in die fahrbaren Behälter 29 und aus diesen in die Förderwagen. Während des Verladens sind die Arbeitsplattformen 13 in die waagerechte Lage gebracht und mit den abnehmbaren Trägern 14 und den Arbeitsbühnen 15 versehen, von denen aus das Bohren der Sprenglöcher und nötigenfalls auch das Aufstellen der Bogen 61 erfolgt.
Nach erfolgtem Verladen wird das Bohren der Sprenglöcher am unteren Teil des Arbeitsortes vorgenommen.
Während des Bohrens der Sprenglöcher, des Verladens und des Abtransports wird gleichzeitig auch das Betonieren des ganzen Betonausbaus durchgeführt. Der Beton wird in den Trog 28a geschüttet, mittels einer Scraperschaufel auf das Förderband 28 gebracht und in den Behälter 24 befördert. Aus diesem Behälter 24 wird der Beton in den Betoninjektor 23 abgefüllt und unter Druck in den Zwischenraum zwischen der Schalung 38 und dem Berggestein eingebracht. Aus dem Behälter 24 wird der Beton durch die Führungsrinnen 27 in den unteren Teil des Tunnelprofils eingebracht, so dass ein kontinuiertes Betonieren des Gesamtprofils erreicht wird.
Der provisorische Stahlausbau 61 wird vor dem Beton. der eingebaut wird, abgenommen, was durch das Zusammenklappen der beweglichen Teile 51 in die Schalung 38 ermöglicht ist.
Während des Betonierens und des Transports des abgebauten Materials erfolgt auch das Ausschalen durch Zerlegen der Schalung in die Teile, aus denen sie aufgebaut ist. Die Teile 44 und 45 werden abgenommen, an den neuen Aufstellungsort befördert und wieder zusammengestellt, wozu die Arbeitswagen 75 dienen. Die Teile 43 werden hingegen mit Hilfe der Arbeitsplattformen 76 demontiert und wieder montiert und ihr Transport erfolgt mittels der Krankatzen 77 entlang des auf der Schalung verlegten Krangeleises.
Die Tunnelbaueinrichtung ermöglicht das Betonieren des Betonausbaus auch in einer Entfernung von 30m vom Arbeitsort bei hartem Gestein und bei weichem Gestein oder Boden auch unmittelbar vor dem Arbeitsort oder der Arbeitsstirn.
Tunneling facility
The present invention relates to tunneling equipment. The purpose of this facility is to accelerate construction work, reduce construction costs and increase overall safety when building tunnels. The construction speed should thus be increased by about 1.5 to 3 times and the costs should be able to be reduced by about 10 to 30% compared to the previously usual in tunnel construction.
This facility is intended to allow tunneling in both firm and soft ground, with the exception of floating sand, with the same means, the same number of workers with the same qualifications, with the same working method and without any stoppages or interruptions, and without any special preparation when transitioning from solid in soft ground and vice versa.
The dismantling or blasting and clearing of the dismantled material should be able to take place at the place of work, in solid or soft ground or rock (except in loose rock, alluvial sand, mud, etc.), on the entire projected profile, without the scaffolding during blasting having to drive out. The entire tunneling equipment should only move forward during the entire duration of the tunnel work, which is aimed at by a corresponding construction of the end frame, which protects the entire tunneling equipment when blasted.
This is intended to enable the permanent tunnel lining to be concreted in its definitive form immediately before the dismantling site and at a certain distance, which is no more than 35 linear meters from the dismantling site, or 3 to 8 days after the start of the dismantling work so that the rock pressure in the rock cannot develop in full, but only up to around 25% of its final value. This allows the use of lighter temporary substructures, which can be removed prior to concreting, and the final concrete supports can be made with thinner walls. In addition, safety is generally increased during construction work.
The facility should allow the drilling of holes for the explosive charges, or the clearing of the blasted or excavated material at the work site at the same time as the loading and transport of the previously excavated rock, which ensures savings in terms of time, manpower and resources. The device should make it possible that, if necessary, appropriate provisional steel structures can be set up while drilling the blast holes or clearing the blasted material, which is to be achieved by setting up the steel structures from the roof against the base.
The provisional steel supports used for this purpose will advantageously be constructed in such a way that they can be adapted to the various cross-sectional shapes of the tunnel without any special intermediate structures, and in reverse order before concreting, i.e. from bottom to top, can be removed.
The removal of the excavated material should be possible independently of the loading of the material by means of conveyor belts and special containers for the temporary storage of the excavated material, whereby the loading of the material is accelerated and the number of means of transport is reduced, as the transport time can be increased.
The concreting of the load-bearing concrete lining should be able to take place at the same time as the dismantling, at a distance of 4.0 to 30.0 m from the place of work, or 3 to 8 days after dismantling in the relevant profile. Concreting the permanent load-bearing concrete structure should be continuously possible in the full projected profile, in such a way that there are no horizontal expansion joints and the tunnel is completely completed at a distance of 8 to 30 m from the dismantling site.
The facility should be designed so that the temporary steel structures can be partially or completely removed before concreting is carried out, so that the same temporary steel structures can be used again, whereby considerable savings are achieved.
All work phases should run in parallel, but are not directly dependent on one another. During the drilling of the blast holes, the laying of the explosive charges and the blasting or dismantling, it should also be possible to complete and carry out the remaining operations. such as: setting up the necessary substructures, removing the material from the tunnel, moving the formwork. Removal of the temporary steel structures and concreting.
The tunnel construction device according to the invention is characterized by a dismantling scaffolding, an adjoining frame structure with a container for receiving the dismantled material, a loading device for feeding the dismantled material onto a conveyor belt, which conveys it to a second conveyor belt, a distribution device for distributing the Conveyor belt delivered dismantling material in containers, where it is stored before further transport, a concrete container to be charged by means of a conveyor belt and an associated charging device.
a pneumatic concrete paving device connected to the concrete tank with an installation pipe as well as two concrete pourers branching off from the concrete tank for concreting the tunnel base, through formwork attached to the frame construction to hold the concrete and to support the temporary substructure in the ground, through work platforms provided on both sides of the formwork , Trolleys for the transport of the lower parts of the formwork as well as a transport trolley for the transport of the upper parts of the formwork.
The invention is described in more detail below with reference to an exemplary embodiment shown in the drawing. In this show:
1 shows a side view of the exemplary embodiment of the tunneling device,
Fig. 2 shows a section along the line I-I in Fig. 1,
Fig. 3 shows a section along the line II-II in Fig. 1,
Fig. F is a cross section through a round tunnel profile,
5 shows a section along the line IV-IV in FIG. 3 and a schematic representation of the implementation of the method and the mutual functional connection of all parts of the device,
6 shows a side view of the scaffolding 1, from which the blast holes are drilled, the dismantling and the erection of the temporary steel substructures take place,
Fig.
7 a side view of the frame construction 16, which contains the material container 20, the loading device 21 for loading the conveyor belt 22, the pneumatic concrete injector 23 and the concrete container 24 arranged above it, the channels 27 for feeding concrete into the tunnel foundations and the mechanical winch 74 for towing the trolley for the formwork parts 44 and 45.
8 shows the side view of a shuttering panel 38 for shuttering the concrete,
Fig. 10 left half, a section along line II-II through the formwork panel in its working position for the temporary support of the steel substructures, and the right half a view I-I of the same formwork panel in its working position for receiving concrete,
11 is a view of the steel arch 61 of the temporary steel substructure,
Fig. 12 is a side view of the arch apex,
13 shows a partial view of the lower arch part, from which its design and the position of the holes can be seen,
Figure 14 is a side view of a side plate located at one end of the tail portion of the arch.
15 is a side view of the arch parts that are to the right and left of the apex,
Figure 16 shows a cross section through the parts.
which are located at the end of the final part from Fig. 15,
FIG. 17 is a side view of the arch part shown in FIG. 16,
Fig. 18 is a bottom view of the part shown in Fig. 15;
19 shows a view of the part which adjoins the part shown in FIG. 15,
FIG. 20 shows a view from below of the part shown in FIG. 19,
21 shows a side view of the arch part adjoining the part shown in FIG. 19,
Fig. 22 is a top view of the same part.
23 shows a view of the bow connector,
24 is a top plan view of the same part
Fig. 25 is a view of the connecting piece between two arches.
The frame 1 has a portal shape in cross section in order to allow the shipper 74 and the structure 16 a free passage. The frame 1 consists of two longitudinal beams 2, which are designed so that they each receive two wheels 2a provided with flanges at their front and rear ends. Four frames 3, which are connected in their vertical plane by inclined stiffeners 4, are attached to the longitudinal beams 2. On the rear end of the frame 1, a protective structure 6 is attached. On the sides of the frame 1 hanging protective structures 7 are attached to the front and rear. which can be exhibited or moved in as required, depending on the profile of the tunnel. A longitudinal floor made of oak planks 8 is attached to the top of the scaffolding 1, and the oak plank floor 9 is provided underneath it in the transverse direction.
The front end of the frame 1 carries two consoles 10 on its upper end, below which two further consoles 11 are attached. The scaffolding 1 moves on a track 12 of a corresponding length. The upper and lower work platforms 13 are rotatably arranged at the ends of the consoles 10 and 11. The work platforms 13 consist of box-shaped longitudinal beams in which steel beams are attached. These steel beams are connected to each other with ribs. Rectangular openings for receiving removable supports 14 are provided on the front and longitudinal sides of the pivotable work platforms 13. These removable supports 14 consist of two steel profiles which are provided at one end with side plates and a middle plate, the said plates being bordered on the outside and inside by other sheet steel plates.
The removable work platform 15 consists of three longitudinal beams, which are connected by connecting elements lower on the other. Above these girders, a wickerwork of steel profiles is united with the girders to form a whole. The undersides of the girders are provided with stops.
The frame structure 16, which carries the container for receiving the excavated material, the loading device 21 and other parts of the device, consists of two horizontal beams 17, in each of which three wheels 18 are mounted with flanges. These wheels 18 move on rails 19. On the front part of the structure 16 is the container 20, at the discharge opening of which the plate of the loading device 21 is located. The conveyor belt 22 is supported on the rear part of the structure 16.
The pneumatic concrete injector 23 is located on the lower floor of the structure 16. The concrete container 24 is located on the upper platform above the filling opening of the concrete injector 23. The container 24 has a closure device 25 at its lower end for the purpose of regulating the flow of concrete into the concrete injector 23, and on the front of the container 24 two closures 26 for regulating the flow of concrete into the gutters 27 are attached.
The upper end of the conveyor belt 28 is supported on the upper platform of the structure 16.
The container 29 for the temporary storage of the excavated material has a recessed bottom and consists of the sides 30 which are assembled at a certain angle. On these sides two supports 31 of triangular shape are attached to which the bearings 32 for the wheels 33 are attached. The front sides 34 close off the container 29 at the front, and on the underside it is stiffened by means of two steel profiles through which the outlet opening is divided into four parts.
These outlet openings are closed by horizontal closures 35.
The formwork 38 consists of two halves and is designed so that it can absorb the loads from the mountain mass and the built-in concrete.
Both halves of the formwork 38 are based on the end pieces 39 on concrete foundations 39a. The upper parts of these halves are connected by means of an oak wedge 40 and screw bolts 40a, the lower parts of the formwork are connected via the hinge 41 to the crossbeam 42 so that a three-hinge arch is created.
Each formwork half consists of a lower part 43, a middle piece 44 and an upper part 45. All three parts of a formwork half each have two side plates that are reinforced by stiffeners.
The outer sides of the side plates of the lower part of the formwork 43 and the end of the upper part 45 are provided with a sheet metal covering. The upper end of part 43 carries two bearing plates and two identical plates are also attached to the lower end of part 44. These plates are provided with a number of holes for receiving screw bolts which connect the two parts 43 and 44 to form a rigid unit.
Two plates are attached to the upper end of the part 44 and two identical plates are attached to the lower end of the part 45. These plates also have a number of holes for screw bolts to connect the
Parts 44 and 45. The insides of these panels carry the corresponding parts of a hinge 46 with which parts 44 and 45 can be opened or drawn together.
The part 43 carries two consoles 47 on its inside, which are covered at the top with sheet metal plates. Guide rails 48 and 49 are laid on these consoles 47 and a guide rail 50 is attached to each of their undersides. In this way, a crane path with three guide rails is formed on the inside of each half of the formwork, and a platform for the workers is also obtained on each side.
The part 43 of the formwork 38 carries an extendable and collapsible part 51, the middle part of the formwork 44 carries two and the upper part 45 another movable part 51. On each formwork half there is the necessary number of pocket openings (with closures) for the vibration of the concrete .
Fig. 10 shows these movable parts 51 in their exposed position. These movable parts 51 are constructed as follows: One end of the shaft 52 is inserted into an opening in the formwork side and is guided at a certain distance therefrom by a bearing so that part of the shaft protrudes from this bearing like a console. A carrier 53 with an L-profile is rotatably arranged on this shaft 52. At the end of this carrier 53, a shaft 54 is attached so that one end of the same is inserted into the vertical web of the carrier profile 53 and the other end protrudes from the support bearing. A U-profile 55 is rotatably arranged on the part of the shaft between the web of the carrier 53 and the support bearing.
The same arrangement is located on the opposite side plate of the formwork 38 such that two supports 55, covered with sheet metal, fit into the formwork when folded and form part of the formwork skin of parts 43, 44 and 45. The system of carriers 53 and 55 can rotate about shafts 52 and 54 so that it can assume any desired position. In order to be able to hold the carrier 53 in any position, there is a steel support 56 on the stub shaft of the shaft 54, at the other end of which the axle shaft 57 of the slide shoe 58 is located. This slide shoe 58 moves in a slide groove 60 which is provided with guide ribs.
As soon as the support 56 with the sliding block 58 is in the desired position. which corresponds to the required position of the carrier 53 have been brought, the sliding shoe 58 is clamped by means of an oak wedge 59 and the carrier 53 is thus held in its position. The system of steel support 56, which can rotate with its lower end around the protruding part of the shaft 52, is also used to hold the carrier 55 in the desired position. The sliding shoe 58, which can move in the groove 60 of the carrier 55, is fixed by the wooden wedge 59 if necessary. In this way it is possible to press the movable parts 51 of the formwork 38 firmly against the steel arches of the temporary substructures.
If the movable part 51 is to be withdrawn into the formwork in order to form a continuous surface with it and to serve as formwork for the concrete, the wooden wedges 59 are first removed from the grooves 60 and the carrier 55 is lowered onto the carrier 53 and the carrier 53 is drawn into the formwork.
The steel arch 61 of the temporary substructure consists of an apex part 62, four side parts 63, two parts 64, two parts 65 and two end pieces 66.
The steel arch is supported by the oak wedge 67 on the base floor or the concrete bearing blocks 68.
The arches 61 are connected to one another by means of longitudinal connections 69 and pressed firmly against the rock by means of the wood warping 70. The individual parts of the arch are designed in such a way that the arch can be pushed together or opened by about 50 cm and adapts to the profile instead of the profile having to be adapted to the arch.
The part 62 is a steel profile, at the ends of which plates 71 are attached. The ends of these plates, like the ends of the part 62, are bevelled at an angle a1. The plates 71 and the web of the profile 62 are provided with holes 72 at an angle xfi to the center line, and a third hole is drilled at the angle a3 to the center line, the holes being spaced a and b. The part 63 is a bent steel girder which is rounded out at the kink. At one end the part 63 is cut off at an angle z3 and has on its sides panels 71 with the same features as indicated above for the part 62 and its side panels.
At the opposite end of the carrier 63 curved L-profiles 73 are attached on both sides, which protrude beyond the profile end. The protruding end of the profile 73 has three holes 72a, drilled at the angle '=, 2 against the center line and with the distances a and b.
The first hole is at a distance <(z from the profile, the plate, however, is drilled so that its first hole is at a distance z-z1. The holes arranged at angles a2 and a3 enable parts 62 and 63 to be connected in such a way that one part can be pushed into the other and fastened with two screws or conical pins. The distance between their end faces remains e.g. If one of the screws is removed and the other loosened and you want to insert the screw into the third hole, the The whole part can be rotated a little around the loosened screw until the hole in one part does not coincide with the third hole in the side plates of the other part, whereupon the screw is inserted.
As a result, an adjustment of the part 63 in relation to the part 62 and consequently also the other parts of the arch is possible and the entire arch 61 can be opened or contracted in this way. All other parts are connected to one another according to the same principle.
The tunnel construction works as follows: The blasting or dismantling takes place in full profile. The pivotable working platforms 13 on the scaffolding 1 are in their downwardly lapped position during the blasting, whereby they protect the entire facility against the explosions and the tunneling facility can remain in the route all the time. The blasted material is loaded by means of the loader 74, the container 20 and the conveyor belt 22. The material arrives in the mobile containers 29 and from these into the conveyor vehicles. During loading, the working platforms 13 are brought into the horizontal position and provided with the removable supports 14 and the working platforms 15, from which the blast holes are drilled and, if necessary, the arches 61 are erected.
After loading has been completed, the blast holes are drilled in the lower part of the work site.
During the drilling of the blast holes, the loading and the removal, the concreting of the entire concrete lining is carried out at the same time. The concrete is poured into the trough 28a, brought onto the conveyor belt 28 by means of a scraper shovel and conveyed into the container 24. From this container 24 the concrete is filled into the concrete injector 23 and introduced under pressure into the space between the formwork 38 and the rock. The concrete is introduced from the container 24 through the guide channels 27 into the lower part of the tunnel profile, so that continuous concreting of the overall profile is achieved.
The provisional steel construction 61 is in front of the concrete. which is installed, removed, which is made possible by the folding of the movable parts 51 in the formwork 38.
During the concreting and transport of the excavated material, the formwork is also stripped by dismantling the formwork into the parts from which it is constructed. The parts 44 and 45 are removed, transported to the new installation site and reassembled, for which purpose the work trolleys 75 are used. The parts 43, on the other hand, are dismantled and reassembled with the aid of the work platforms 76 and they are transported by means of the crane trolleys 77 along the crane ice laid on the formwork.
The tunnel construction facility enables the concrete lining to be concreted even at a distance of 30 m from the work site in the case of hard rock and in the case of soft rock or soil also directly in front of the work site or the work face.