EP4409111A1 - Verfahren zur abraumkontrolle beim vortrieb in erdreich sowie vortriebseinrichtung - Google Patents

Verfahren zur abraumkontrolle beim vortrieb in erdreich sowie vortriebseinrichtung

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EP4409111A1
EP4409111A1 EP22789846.7A EP22789846A EP4409111A1 EP 4409111 A1 EP4409111 A1 EP 4409111A1 EP 22789846 A EP22789846 A EP 22789846A EP 4409111 A1 EP4409111 A1 EP 4409111A1
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EP
European Patent Office
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pressure
control element
pressure control
soil
propulsion device
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EP22789846.7A
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EP4409111C0 (de
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Hans-Peter Uffmann
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Herrenknecht AG
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Herrenknecht AG
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    • E21D9/003—Arrangement of measuring or indicating devices for use during driving of tunnels, e.g. for guiding machines
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling overburden during tunneling in the ground and to a tunneling device suitable for carrying out the method.
  • the underground installation of pipes by means of pipe jacking is now a process technology in civil engineering that has been tried and tested for many decades. Due to the advances, especially in the last 30 years, drives up to 1000 m in length and diameters of up to almost 5 meters are now being successfully carried out.
  • the main difference between the tunneling techniques is the type of excavation of soil or rock at the so-called working face.
  • the excavated material hereinafter referred to as overburden, can be transported from the working face to the starting shaft in various ways, e.g.
  • the invention is based on the technical problem of providing a method and a propulsion device of the type mentioned at the outset, with which an excessive extraction rate of overburden can be detected at an early stage more reliably than with the prior art.
  • the soil pressure exerted by the soil on a propulsion device driven through the soil is controlled by means of a pressure control element that can be extended from the circumference of the propulsion device for overburden control when driving in the ground.
  • a pressure control element that can be extended from the circumference of the propulsion device for overburden control when driving in the ground.
  • the propulsion device can be any machine, e.g. a full-face machine or a
  • the use of the method is also independent of the type of conveyance of the excavated soil, eg by bucket conveyor, auger conveyance or scavenging conveyance.
  • the pressure control element can have various geometries.
  • a pressure control element is conceivable, the outer wall of which, in the non-extended state, continues the shape of the peripheral wall forming the circumference of the propulsion device and which executes a pivoting movement for the extension. In the extended state, for example, the pressure control element could protrude like a fin from the peripheral wall of the propulsion device.
  • the method can be adapted to different soil compositions. It is not necessary for the inventive method to determine the finest pressure changes in the ground pressure in order to react to them with changes in the advance speed and/or the amount of overburden conveyed per unit of time. The method according to the invention is already effective when a strong decrease in ground pressure can be detected, which suggests that soil has been removed too much.
  • the method according to the invention can be carried out in such a way that the pressure control element is preferably moved hydraulically or pneumatically.
  • the method according to the invention can be implemented in such a way that a change in the soil pressure is detected by measuring the pressure in a pressure medium used in the hydraulic or pneumatic system and/or by changing the position of the pressure control element.
  • the pressure control element tends to move outwards, resulting in a reduction in pressure in the pressure medium, which can be water or oil, for example.
  • the pressure control element protrudes at least in part from the peripheral wall of the propulsion device, for example by a value of up to 30 mm or more.
  • the pressure of the pressure medium is automatically adjusted, ie reduced, and preferably when the pressure falls below a limit value or a pressure change, a signal is automatically emitted or an action is triggered in order to reduce the advance speed and/or the conveying quantity of overburden per unit of time. If a sufficient increase in the soil pressure is determined by means of the pressure control element, the rate of advance and/or the amount of spoil conveyed per unit of time can be increased again.
  • a change in the position of the pressure control element can be detected at a preset outlet pressure of the pressure medium.
  • the pressure control element can be brought into an initial position in which the pressure control element protrudes at least in part from the peripheral wall of the propulsion device, e.g. by up to 20 mm or up to 50 mm. Larger values are also possible.
  • the pressure control element is preferably blocked against movement from the starting position in the direction of the interior of the propulsion device, so that up to a maximum load only movement into the ground or from there back to the starting position is possible.
  • a pressure relief valve can be used.
  • the outlet pressure can be selected depending on the soil condition and/or soil composition. It can be advantageous to set the outlet pressure so that it is a fraction of the passive earth pressure, for example at most 20%, more preferably at most 10% or more preferably at most 5%. In this case, only a local massive reduction in the passive earth pressure in the ground allows the pressure control element to move outwards, which is a strong indication of significant over-extraction. Since, in an advantageous embodiment of the method according to the invention, only a small fraction of the passive earth pressure is selected for the initial pressure, this does not necessarily have to be precisely determined in advance. Rather, a rough estimate of the passive earth pressure with known or assumed soil compositions may be sufficient.
  • soil pressure on the propulsion device can be checked by measuring the pressure in the pressure medium and/or by measuring the change in position or path on the pressure control element.
  • soil pressure generally means the pressure that is exerted by the soil under the given conditions on an area, here in particular on the tunneling device, and is used here to differentiate it from the technical terms "passive earth pressure” and "active earth pressure”.
  • the pressure control element is preferably arranged in the area of the ridge, i.e. at an upper point of the propulsion device, since this is where a reduction in the soil pressure due to over-extraction is most noticeable.
  • the pressure control element should preferably be installed as close as possible behind the top of the machine in order to detect over-extraction of the soil at an early stage.
  • Fig. 2 like an enlarged section of the propulsion device. 1 shows the pressure control element in the retracted state
  • Fig. 3 the pressure control element according to FIG. 2 in the retracted state in axial cross section
  • Fig. 4 the pressure control element according to FIG. 2 in lateral cross section in the extended state.
  • 1 shows a schematic lateral cross-section of the front part of a tubular propulsion device having a peripheral wall 3 with a drill head 1 and a motor unit 2 for driving the drill head 1 .
  • the peripheral wall 3 can be formed by a cutting shoe.
  • a wedge-shaped pressure control element 5 is arranged pivotably about a pivot axis 6 in a box-shaped receptacle 4 fixed to the peripheral wall 3 .
  • the pressure control element 5 is articulated on a piston 7 of a hydraulic cylinder 8 .
  • the pressure control element 5 can be brought into an extended position via the hydraulic cylinder 8 and the piston 7, referred to in their entirety below as the hydraulic system 11, in which an upper contact surface 9 of the pressure control element 5 protrudes at least partially beyond the circumference of the peripheral wall 3.
  • FIG. 2 shows an enlarged section of the propulsion device with the box-shaped receptacle 4, the pressure control element 5, the piston 7 and the hydraulic cylinder 8 together with the soil 10 surrounding the propulsion device.
  • the pressure control element 5 In the retracted state, the pressure control element 5 is essentially flush with its contact surface 9 the circumference of the peripheral wall 3.
  • FIG. 3 shows the situation according to FIG. 2 in axial cross section.
  • FIG. 4 shows the pressure control element 5 in an extended position in which the contact surface 9 of the pressure control element 5 protrudes into the soil 10 .
  • the exemplary procedure is as follows: from a starting pit not shown here, the propulsion device is driven into the ground 10 with, for example, a rotating drill head 1 .
  • the drill head 1 has a slight overcut relative to the circumference of the circumferential wall 3 of the propulsion device.
  • lubricating material 12 for example bentonite, can be introduced via lines (not shown here) and openings in the peripheral wall 3 into an intermediate space created by the overcut, which reduces the friction of the peripheral wall 3 with respect to the soil 10 .
  • Excavated soil 10, ie the overburden can, with the addition of a liquid, for example water, be directed towards the starting pit via hoses (not shown here). be taken away.
  • a liquid for example water
  • Alternative types of transport are also possible, for example via a worm or bucket conveyor, which is also not shown here and is arranged inside the propulsion device.
  • the pressure of a pressure medium in the hydraulic system 11 is set such that there is a balance between the torques that are exerted on the pressure control element 5 via the pressure of the soil 10 on the one hand and via the piston 7 on the other. If the pressure in the soil 10 decreases, the pressure in the hydraulic system 11 must be reduced accordingly in order to maintain the position of the pressure control element 5, so that the reduction in the soil pressure can be determined via the pressure in the hydraulic system 11.
  • Such a reduction in soil pressure suggests that soil 10 has been overextracted, so that as a countermeasure, for example, the excavation rate of the overburden can be reduced and/or the propulsion of the propulsion device can be increased in order to prevent subsidence or undesired loosening of soil 10 impede.
  • the extended length of the piston 7 or the position of the pressure control element 5 relative to other parts of the propulsion device, e.g. to the peripheral wall 3, can be measured using suitable methods in order to detect a change in the determined on the pressure control element 5 exerted soil pressure.
  • an initial pressure can be set in the hydraulic system, to which a fraction of, for example, 10% of the passive soil pressure of the surrounding soil 10 is applied.
  • the pressure control element 5 is when the soil pressure is less than 10% of the passive earth pressure is pushed outwards. With this movement, an over-extraction of overburden in the ground 10 can be determined.
  • the receptacle 4 can be filled with a material that does not impede the tasks of the hydraulic system 11, for example bentonite. This is preferably under a pressure that corresponds at least essentially to the pressure of the lubricating material 12 in order to prevent the entry of the lubricating material 12 possibly mixed with soil 10 .

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Abstract

Ein Verfahren zur Abraumkontrolle beim Vortrieb in Erdreich, bei dem der vom Erdreich (10) auf eine durch das Erdreich (10) getriebene Vortriebseinrichtung ausgeübte Erdreichdruck mittels eines aus dem Umfang (3) der Vortriebseinrichtung ausgefahrenen Druckkontrollelements (5) kontrolliert wird. Eine Vortriebseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist ein am Umfang (3) der Vortriebseinrichtung angeordnetes, über den Umfang (3) der Vortriebseinrichtung hinaus ausfahrbares Druckkontrollelement (5) auf.

Description

Verfahren zur Abraumkontrolle beim Vortrieb in Erdreich sowie Vortriebseinrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abraumkontrolle beim Vortrieb in Erdreich sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vortriebseinrichtung.
Der unterirdische Einbau von Rohren mittels Rohrvortriebs ist mittlerweile eine seit vielen Jahrzehnten bewährte Verfahrenstechnik des Tiefbaus. Durch die Fortschritte insbesondere in den vergangenen 30 Jahren werden heutzutage Vortriebe bis zu 1000 m Länge und Durchmessern bis zu knapp 5 Metern erfolgreich durchgeführt. Im Wesentlichen unterscheiden sich die Vortriebstechniken durch die Art des Abbaus von Boden bzw. Fels an der sog. Ortsbrust. Das abgebaute Material, im Folgenden als Abraum bezeichnet, kann auf verschieden Weise von der Ortsbrust zum Startschacht transportiert werden, z.B. in Förderkübeln, via Schneckenförderung oder auch Spülförderung mittels Wassers.
Bei allen Verfahren ist es wichtig, die Vortriebsgeschwindigkeit mit der Menge des Abraums abzugleichen. Insbesondere bei Vortrieben in nicht standfesten Böden unter Grundwasser sind häufig Überentnahmen von Abraum problematisch. Übersteigt das Volumen, welches der Abraum im Boden einnimmt, das Volumen der mit dem Verfahren in den Boden eingebrachten Vorrichtung, kann es je nach Größe der Überentnahme zu Setzungen bis hin zu großen Tagbrüchen kommen, die zu erheblichen Beschädigungen an der Oberfläche befindlicher Bauwerke, Straßen und von möglicherweise vorhandener unterirdischer Infrastruktur führen können. Häufig treten diese Beschädigungen abhängig von den überlagernden Böden und der Tiefe des Tunnels erst mit einer erheblichen zeitlichen Verzögerung auf.
Es ist bekannt, das Volumen des abtransportierten Abraums zu kontrollieren. Dabei werden jedoch nicht die Genauigkeiten erreicht, die für eine sichere Verhinderung von unerwünschten Folgen einer Abraum-Überentnahme erforderlich wäre. Zu den bekannten Verfahren gehören Mengen- und Dichtebestimmung des geförderten Abraums. Bei hydraulischer Förderung ist eine Volumenkontrolle auch deshalb aufwändig, weil eine Separationsanlage zur Trennung des Abraums von der Förderflüssigkeit erforderlich. Es ist zudem bekannt, Bandwaagen einzusetzen oder schlicht das Volumen des geförderten Abraums zu vermessen. Zu den damit verbundenen Messungenauigkeiten kommt bei allen Verfahren noch die Fehlerquelle einer kaum möglichen exakten In-situ-Bestimmung der Lagerungsdichte des abzubauenden Erdreichs. In der Summe kann es daher zu einer erheblichen Bodenmehrentnahme kommen.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vortriebseinrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, mit denen zuverlässiger als nach dem Stand der Technik eine zu hohe Förderrate an Abraum frühzeitig festgestellt werden kann.
Das technische Problem wird hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vortriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vortriebseinrichtung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Hinsichtlich des Verfahrens wird somit vorgeschlagen, dass zur Abraumkontrolle beim Vortrieb in Erdreich der vom Erdreich auf eine durch das Erdreich getriebene Vortriebseinrichtung ausgeübte Erdreichdruck mittels eines aus dem Umfang der Vortriebseinrichtung ausfahrbaren Druckkontrollelements kontrolliert wird. Somit wird eine ungenaue Mengen- oder Volumenmessung des Abraums vermieden. Durch die Druckkontrolle kann festgestellt werden, ob das umgebende Erdreich gegebenenfalls zunehmend locker wird, was darauf hindeuten könnte, dass in Bezug auf die Vortriebsgeschwindigkeit zu viel Erdreich abgebaut wurde. In diesem Fall kann als Maßnahme z.B. die Vortriebsgeschwindigkeit erhöht und/oder die Fördermenge an Abraum pro Zeiteinheit verringert werden. Bei der Vortriebseinrichtung kann es sich um jedwede Maschine handeln, z.B. um eine Vollschnittmaschine oder eine
Teilschnittmaschine. Der Einsatz des Verfahrens ist zudem unabhängig von der Art der Förderung des abgebauten Erdreichs, z.B. mittels Förderkübel, Schneckenförderung oder Spülförderung. Das Druckkontrollelement kann diverse Geometrien aufweisen. Denkbar ist z.B. ein Druckkontrollelement, dessen äußere Wand im nicht ausgefahrenen Zustand die Form der den Umfang der Vortriebseinrichtung bildenden Umfangswand weiterführt und welches zum Ausfahren eine Schwenkbewegung ausführt. Das Druckkontrollelement könnte somit z.B. im ausgefahrenen Zustand flossenähnlich aus der Umfangswand der Vortriebseinrichtung herausragen.
Nicht jede Erdreichzusammensetzung mag für die Durchführung des erfinderischen Verfahrens problemlos sein. Das Verfahren ist aber an verschiedene Erdreichzusammensetzungen anpassbar. Es ist für das erfinderische Verfahren nicht notwendig, feinste Druckänderungen im Bodendruck festzustellen, um darauf mit Änderungen in der Vortriebsgeschwindigkeit und/oder der Fördermenge an Abraum pro Zeiteinheit zu reagieren. Das erfindungsgemäße Verfahren ist bereits wirkungsvoll, wenn eine starke Abnahme des Bodendrucks festgestellt werden kann, die auf eine Überentnahme von Erdreich schließen lässt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann so ausgeführt werden, dass das Druckkontrollelement vorzugsweise hydraulisch oder pneumatisch verfahren wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann so ausgeführt werden, dass eine Änderung des Erdreichdrucks mittels Messung des Drucks in einem im hydraulischen oder pneumatischen System eingesetzten Druckmediums und/oder mittels einer Positionsänderung des Druckkontrollelements festgestellt wird.
Wird zu viel Erdreich abtransportiert verringert sich der Erdreichdruck auf die Vortriebseinrichtung und damit auf das Druckkontrollelement. Hierdurch tendiert das Druckkontrollelement zu einer Bewegung nach außen, wodurch es zu einer Druckverringerung im Druckmedium, welches z.B. Wasser oder Öl sein kann, kommt.
Um eine Verringerung des Erdreichdrucks feststellen zu können, ragt das Druckkontrollelement zumindest zum Teil aus der Umfangswand der Vortriebseinrichtung heraus, z.B. um einen Wert von bis zu 30 mm oder mehr. Um die Position des Druckkontrollelements trotz Verringerung des Erdreichsdrucks stabil zu halten, wird der Druck des Druckmediums automatisiert angepasst, d.h. verringert, und vorzugsweise bei Unterschreiten eines Grenzwertes des Druckes oder einer Druckänderung automatisiert ein Signal abgegeben oder eine Aktion auslösen, um die Vortriebsgeschwindigkeit und/oder die Fördermenge an Abraum pro Zeiteinheit zu verringern. Wird mittels des Druckkontrollelements eine hinreichende Zunahme des Erdreichsdrucks festgestellt, können Vortriebsgeschwindigkeit und/oder Fördermenge an Abraum pro Zeiteinheit wieder erhöht werden.
Alternativ kann bei einem voreingestellten Ausgangsdruck des Druckmediums eine Änderung der Position des Druckkontrollelements festgestellt werden. Zunächst kann das Druckkontrollelement in eine Ausgangsposition gebracht werden, in der das Druckkontrollelement zumindest zum Teil aus der Umfangswand der Vortriebseinrichtung herausragt, z.B. um bis zu 20 mm oder bis zu 50 mm. Größere Werte sind ebenfalls möglich. Das Druckkontrollelement wird vorzugsweise gegen eine Bewegung aus der Ausgangsposition heraus in Richtung auf das Innere der Vortriebseinrichtung blockiert, so dass bis zu einer Maximalbelastung nur eine Bewegung in das Erdreich hinein oder von dort zurück in die Ausgangsposition möglich ist. Zur Verhinderung eines Schadens bei Überschreiten der Maximalbelastung kann z. B. ein Überdruckventil genutzt werden.
Der Ausgangsdruck kann in Abhängigkeit von der Bodenbeschaffenheit und/oder der Bodenzusammensetzung gewählt werden. Es kann vorteilhaft sein, den Ausgangsdruck so einzustellen, dass er einen Bruchteil des passiven Erddrucks beträgt, z.B. höchstens 20%, weiter vorzugsweise höchstens 10% oder weiter vorzugsweise höchstens 5% beträgt. In diesem Fall erlaubt nur eine örtliche massive Verringerung des passiven Erddrucks im Erdreich eine Bewegung des Druckkontrollelements nach außen, was ein starkes Indiz für eine signifikante Überentnahme ist. Da in vorteilhafter Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens für den Ausgangsdruck lediglich ein geringer Bruchteil des passiven Erddrucks gewählt wird, muss dieser nicht zwingend vorab genau ermittelt werden. Es kann vielmehr eine grobe Abschätzung des passiven Erddrucks bei bekannten oder angenommenen Erdreichzusammensetzungen ausreichend sein. Somit kann die Kontrolle des Erdreichdrucks auf die Vortriebseinrichtung durch Druckmessung im Druckmedium und/oder durch eine Positionsänderungs- oder Wegmessung am Druckkontrollelement erfolgen. Der Begriff Erdreichdruck meint allgemein den Druck, der vom Erdreich unter den gegebenen Bedingungen auf eine Fläche, hier insbesondere der Vortriebseinrichtung, ausgeübt wird, und wird vorliegend als Abgrenzung zu den Fachbegriffen „passiver Erddruck“ und „aktiver Erddruck“ genutzt.
Bevorzugt wird das Druckkontrollelement im Bereich der Firste, d.h. an einem oberen Punkt der Vortriebseinrichtung, angeordnet, da sich dort eine Erniedrigung des Erdreichdrucks aufgrund einer Überentnahme am deutlichsten bemerkbar macht.
Das Druckkontrollelement sollte vorzugsweise so nah wie möglich hinter der Spitze der Maschine installiert werden, um eine Überentnahme des Erdreiches frühzeitig zu erkennen.
Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vortriebseinrichtung anhand von Figuren dargestellt.
Es zeigt
Fig. 1 : im seitlichen Querschnitt das vordere Ende einer Vortriebseinrichtung mit Druckkontrollelement,
Fig. 2: in einem vergrößerten Ausschnitt der Vortriebseinrichtung gern. Fig. 1 das Druckkontrollelement im eingefahrenen Zustand,
Fig. 3: das Druckkontrollelement gemäß Fig. 2 im eingefahrenen Zustand im axialen Querschnitt, und
Fig. 4: das Druckkontrollelement gemäß Fig. 2 im seitlichen Querschnitt im ausgefahrenen Zustand. Fig. 1 zeigt schematisch im seitlichen Querschnitt den vorderen Teil einer rohrförmigen, eine Umfangswand 3 aufweisenden Vortriebseinrichtung mit einem Bohrkopf 1 und einer Motoreinheit 2 zum Antrieb des Bohrkopfes 1 . Die Umfangswand 3 kann bei einer gesteuerten Bohrung von einem Schneidschuh gebildet sein. In einer an der Umfangswand 3 fixierten kastenförmigen Aufnahme 4 ist ein keilförmiges Druckkontrollelement 5 um eine Schwenkachse 6 schwenkbar angeordnet. Das Druckkontrollelement 5 ist an einem Kolben 7 eines Hydraulikzylinder 8 angelenkt. Über den Hydraulikzylinder 8 und den Kolben 7, in ihrer Gesamtheit im Folgenden als Hydrauliksystem 11 bezeichnet, kann das Druckkontrollelement 5 in eine ausgefahrene Position gebracht werden, in der eine obere Kontaktfläche 9 des Druckkontrollelements 5 zumindest zum Teil über den Umfang der Umfangswand 3 hinausragt.
Fig. 2 zeigt vergrößert einen Ausschnitt der Vortriebseinrichtung mit der kastenförmigen Aufnahme 4, dem Druckkontrollelement 5, dem Kolben 7 und dem Hydraulikzylinder 8 zusammen mit dem die Vortriebseinrichtung umgebenden Erdreich 10. Das Druckkontrollelement 5 ist im eingefahrenen Zustand mit seiner Kontaktfläche 9 im Wesentlichen bündig mit dem Umfang der Umfangswand 3. Fig. 3 zeigt die Situation gemäß Fig. 2 im axialen Querschnitt. Fig. 4 zeigt in einer zu Fig. 2 entsprechenden Darstellung das Druckkontrollelement 5 in einer ausgefahrenen Position, in der die Kontaktfläche 9 des Druckkontrollelements 5 in das Erdreich 10 hineinragt.
Die beispielhafte Verfahrensweise ist wie folgt: Von einer hier nicht dargestellten Startgrube aus wird die Vortriebseinrichtung mit z.B. rotierendem Bohrkopf 1 in das Erdreich 10 getrieben. Der Bohrkopf 1 weist gegenüber dem Umfang der Umfangswand 3 der Vortriebseinrichtung einen geringfügigen Überschnitt auf. Beispielsweise kann über hier nicht dargestellte Leitungen und in der Umfangswand 3 gegebene Öffnungen in einen durch den Überschnitt erzeugter Zwischenraum Schmiermaterial 12, beispielsweise Bentonit, eingebracht werden, welches die Reibung der Umfangswand 3 gegenüber dem Erdreich 10 verringert.
Abgebautes Erdreich 10, also der Abraum, kann unter Zusatz einer Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser, über hier nicht dargestellte Schläuche in Richtung auf die Startgrube abgeführt werden. Alternative Arten des Abtransports sind ebenfalls möglich, zum Beispiel über eine im Inneren der Vortriebseinrichtung angeordnete, hier ebenfalls nicht dargestellte Schnecken- oder Kübelförderung. Mit dem Eindringen der Vortriebseinrichtung in das Erdreich 10 oder auch kurz darauf wird das Druckkontrollelement 5 mittels des Hydrauliksystems 11 in eine ausgefahrenen Position (siehe Fig. 1 und Fig. 4) gebracht, sodass die Kontaktfläche 9, welche vorzugsweise flach ist, aber auch andere Formen annehmen kann, mit dem umgebenden Erdreich 10 in Kontakt kommt.
Der Druck eines Druckmediums im Hydrauliksystem 11 ist bei ausgefahrenem Druckkontrollelement 5 so eingestellt, dass ein Gleichgewicht zwischen den Drehmomenten, die zum einen über den Druck des Erdreichs 10 und zum anderen über den Kolben 7 auf das Druckkontrollelement 5 ausgeübt werden, gegeben ist. Lässt der Druck des Erdreichs 10 nach, muss zum Erhalt der Position des Druckkontrollelements 5 der Druck im Hydrauliksystem 11 entsprechend erniedrigt werden, sodass über den Druck im Hydrauliksystem 11 die Verringerung des Erdreichdrucks festgestellt werden kann. Eine solche Verringerung des Erdreichdrucks lässt darauf schließen, dass eine Überentnahme von Erdreich 10 erfolgt ist, so dass als Gegenmaßnahme zum Beispiel die Förderrate des Abraums reduziert und/oder der Vortrieb der Vortriebseinrichtung erhöht werden kann, um ein Nachsacken oder unerwünschtes Auflockern des Erdreichs 10 zu verhindern.
Alternativ zur Messung des Drucks im Hydrauliksystem 11 oder parallel hierzu kann auch die Ausfahrlänge des Kolbens 7 oder die Position des Druckkontrollelements 5 relativ zu weiteren Teilen der Vortriebseinrichtung, z.B. zur Umfangswand 3, mit geeigneten Methoden gemessen werden, um eine Veränderung des durch das Erdreich 10 auf das Druckkontrollelement 5 ausgeübten Erdreichdruckes festzustellen. Hierfür kann im Hydrauliksystem ein Ausgangsdruck eingestellt werden, welcher einen Bruchteil von z.B. 10% des passiven Erddrucks des umgebenden Erdreichs 10 beaufschlagt wird. Aus einer Ausgangsposition des Druckkontrollelements 5, bei der das Druckkontrollelement 5 mit seiner Kontaktfläche 9 aus der Umfangswand 3 der Vortriebseinrichtung herausragt, z.B. um höchstens 30 mm, wird das Druckkontrollelement 5 dann, wenn der Erdreichdruck weniger als 10% des passiven Erddrucks beträgt, nach außen gedrückt. Mit dieser Bewegung kann eine Überentnahme an Abraum im Erdreich 10 festgestellt werden.
Um ein Eindringen von Erdreich 10 in die Aufnahme 4 zu verhindern, kann die Aufnahme 4 mit einem die Aufgaben des Hydrauliksystems 11 nicht behindernden Material, zum Beispiel Bentonit, gefüllt werden. Dieses steht vorzugsweise unter einem zumindest im Wesentlichen dem Druck des Schmiermaterials 12 entsprechenden Druck, um den Eintritt des möglicherweise mit Erdreich 10 versetzten Schmiermaterials 12 zu verhindern.
Zudem ist es denkbar, das Druckkontrollelement 5 nicht oder nicht nur schwenkbar anzulenken, sondern mit einer Translationsbewegung zu verfahren.
Die in den dargestellten Ausführungsbeispielen dargestellten Merkmale der Vorrichtung sowie des Verfahrens können im Sinne der Erfindung durch alternative oder weitere Merkmale, wie sie z.B. im allgemeinen Teil der Beschreibung dargestellt sind oder für den Fachmann ersichtlich sind, ersetzt oder ergänzt werden.
Bezugszeichenliste
1 Bohrkopf
2 Motoreinheit
3 Umfangswand
4 Aufnahme
5 Druckkontrollelement
6 Schwenkachse
7 Kolben
8 Hydraulikzylinder
9 Kontaktfläche
10 Erdreich
11 Hydrauliksystem
12 Schmiermaterial

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Abraumkontrolle beim Vortrieb in Erdreich, bei dem der vom Erdreich (10) auf eine durch das Erdreich (10) getriebene Vortriebseinrichtung ausgeübte Erdreichdruck mittels eines aus dem Umfang (3) der Vortriebseinrichtung ausgefahrenen Druckkontrollelements (5) kontrolliert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Druckkontrollelement (5) hydraulisch oder pneumatisch verfahren wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Änderung des Erdreichdrucks mittels Messung des Drucks in einem im pneumatischen oder hydraulischen System (11 ) eingesetzten Druckmediums und/oder mittels einer Positionsänderung des Druckkontrollelements (5) festgestellt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmedium mit einem Bruchteil, vorzugsweise höchstens 20%, weiter vorzugsweise höchstens 10%, weiter vorzugsweise höchstens 5% des passiven Erddrucks des umgebenden Erdreichs (10) beaufschlagt wird.
5. Vortriebseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, aufweisend ein am Umfang (3) der Vortriebseinrichtung angeordnetes, über den Umfang (3) der Vortriebseinrichtung hinaus ausfahrbares Druckkontrollelement (5).
6. Vortriebseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckkontrollelement (5) pneumatisch oder hydraulisch betrieben ist.
7. Vortriebseinrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Druckmessmittel zur Messung eines Druckmediums im pneumatischen oder hydraulischen System (11 ).
8. Vortriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch Positionsmessmittel zur Messung der Position oder einer Positionsänderung des Druckkontrollelements (5).
9. Vortriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckkontrollelement (5) im Bereich der Firste der Vortriebseinrichtung angeordnet ist.
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