DE19650330A1

DE19650330A1 - Process and device in tunnel construction

Info

Publication number: DE19650330A1
Application number: DE19650330A
Authority: DE
Inventors: Johannes Junior; Volker Junior; Thiemo Hagedorn
Original assignee: Individual
Current assignee: Tachus 80469 Muenchen De GmbH
Priority date: 1996-08-16
Filing date: 1996-12-04
Publication date: 1998-02-19
Also published as: DE29724212U1; DE59709161D1

Abstract

The present invention relates to a tunnelling method (10) starting from the working face in the driving direction, a bearing layer (15) being laid as the working face progresses and then carried away together with the debris. The inventive system includes at the front an excavating tool (61) capable of removing broken rock up to a certain width and a certain height, and an advancing device (68, 71) for moving forward and steering the system, and a control and setting device (65) for controlling and regulating the operation of the excavating tool (61) and the advancing device (68, 71).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung im Tunnelbau gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche. Sie kommen dann zum Einsatz, wenn ein Tunnel in einen Berg vorgetrieben werden soll, dessen Bodenparameter eine begrenzte Standzeit erwarten lassen. Das Wort "Tunnel" ist dabei allgemein zu verstehen. Es bezieht sich auf vorzutreibende Röhren jedweder Art, beispielsweise mehr oder minder horizontal verlaufende Straßentunnel oder Kanäle, aber auch Kavernen und Hohlräume.The invention relates to a method and an apparatus in Tunnel construction according to the preambles of the independent claims. They are used when a tunnel is in a mountain to be driven, the soil parameters of which are limited Let life expect. The word "tunnel" is included generally understood. It relates to advancements Tubes of any kind, for example more or less horizontal running road tunnels or canals, but also caverns and Cavities.

Um in der o.g. Situation Tunnel bauen zu können, muß verhindert werden, daß ein eben erstellter Abschlag vor dem Einbringen einer Sicherung versagt oder lose Gesteinsbrocken von der Tunnelwandung in den Tunnel fallen. Hierzu bekannte Verfahren sind die Spritzbetonbauweise und der maschinelle Tunnelvortrieb mit und ohne Schildkonstruktion.To in the above The situation of being able to build tunnels must be prevented be that a discount just created before bringing in a fuse fails or loose rocks from the Fall into the tunnel wall. Known methods for this are the shotcrete construction and the mechanical tunneling with and without shield construction.

Bei der Spritzbetonbauweise erfolgt der Vortrieb mit Baggern oder Teilschnittmaschinen. Verformungen der Tunnelröhre unmittelbar nach dem Auffahren eines Abschlags werden zugelassen, so daß Formänderungswiderstände in Form eines Tragrings geweckt werden. Dieser Tragring umgibt den Hohlraum und verhindert ein weiteres wandern des Gebirges in den Hohlraum hinein. Die Verformung darf jedoch nicht so groß werden, daß es zu einer Auflockerung durch eine Überbeanspruchung kommt. Eine dünne Spritzbetonsicherung begrenzt die Verformung, indem diese mit zunehmender Verformung wie eine Feder der Verformung einen größer werdenden Widerstand entgegensetzt. Der hauptsächliche Anwendungsbereich der Spritzbetonbauweise ist das Festgestein. Dies kann gering geklüftet aber auch stark geklüftet und entfestigt sein. Kohäsiv und rolliges Lockergestein sind mögliche Anwendungsbereiche. In shotcrete construction, excavation is carried out or partial cutting machines. Deformation of the tunnel tube immediately after opening a tee approved, so that resistance to deformation in the form of a Tragring be woken up. This support ring surrounds the cavity and prevents further hiking in the mountains Cavity into it. However, the deformation must not be so great be that there is a loosening by a Overuse comes. A thin shotcrete fuse limits the deformation by increasing it with deformation like a spring of deformation an increasing resistance opposed. The main scope of the Shotcrete construction is the hard rock. This can be minor can be cracked but also heavily cracked and softened. Cohesive and rolling loose rock are possible Areas of application.

Beim maschinellen Tunnelvortrieb mit Schildkonstruktion arbeitet das Abbausystem mit mechanischen Werkzeugen. Dabei können die Werkzeuge in Form einer Vollschnittmaschine mit Schneidrad oder Schürfscheibe die gesamte Ausbruchsfläche gleichzeitig bearbeiten. Bei der Anwendung als Teilschnittmaschine wird die Ortsbrust in mehreren Angriffen abgetragen. Die Schildkonstruktion ist eine mit der Tunnelmaschine wandernde Sicherung unter deren Schutz die Gebirgssicherung eingebaut wird. Tunnelmaschinen mit Schildkonstruktion und Schneidrad werden im Lockergestein mit standfester Ortsbrust angewendet, während die Maschinen mit Schürfscheibe bei nicht standfester Ortsbrust zum Einsatz kommen. Die Teilschnittmaschine wird bei standfester Ortsbrust angewendet.With mechanical tunneling with shield construction the mining system works with mechanical tools. Here can use the tools in the form of a full cut machine Cutting wheel or scraper the entire excavation area edit at the same time. When using as Partial cutting machine is the face in several attacks worn away. The shield construction is one with the Tunnel machine moving protection under their protection Mountain protection is installed. Tunnel machines with Shield construction and cutting wheel are included in the loose rock stable face applied while the machines with Scraper disc used when the face is not stable come. The partial cutting machine is used when the face is stable applied.

Der Abbau der Ortsbrust beim maschinellen Tunnelvortrieb ohne Schildkonstruktion erfolgt wie beim maschinellen Tunnelvortrieb mit Schildkonstruktion. Während des Einsatzes wird die Maschine am umgebenden Gebirge verspannt. Die Sicherungsarbeiten erfolgen vom Vortrieb getrennt zu einem späteren Zeitpunkt. Einsatzbereich dieser Maschine ist das Festgestein.The dismantling of the face in mechanical tunneling without The shield is constructed in the same way as with mechanical tunneling with shield construction. The machine is in use braced on the surrounding mountains. The backup work take place separately from the advance at a later point in time. This machine is used in hard rock.

Die Spritzbetonbauweise hat folgende Nachteile:The shotcrete construction has the following disadvantages:

Occupational safety

Nach dem Auffahren eines Abschlags befinden sich die Arbeiter im ungesicherten Bereich und werden besonders gefährdet. Wegen des großen Rückpralls und der Staubentwicklung beim Einbringen des Spritzbetons werden die Arbeiter erheblichen Gesundheitsbelastungen ausgesetzt.After opening a tee, the workers are in the unsecured area and are particularly at risk. Because of the large rebound and dust build-up in the Applying the shotcrete will make the workers considerable Exposed to health problems.

costs

Da der Spritzbeton wegen des Rückpralls beim Einbringen nicht komplett genutzt wird, entstehen bei diesem Verfahren hohe Materialkosten.Since the shotcrete is not due to the rebound when placing is used completely, this procedure results in high Material costs.

Eventuell erforderliche vorauseilende Sicherungen erzeugen zusätzliche Kosten, da diese für die spätere Tragfähigkeit der Spritzbetonschale nicht mit angesetzt werden können.Generate any necessary preliminary fuses additional costs, as these are for the later sustainability of the Shotcrete shell cannot be attached.

staff

Für die Ausführung ist gut ausgebildetes Personal erforderlich, das heute nur noch selten zur Verfügung steht.Well-trained personnel are required for the execution, which is rarely available today.

Construction speed

Da der Vortrieb und die Spritzbetonsicherung nacheinander stattfinden müssen, können die Abläufe nicht synchronisiert werden. Daher ist die Baugeschwindigkeit niedrig.Because the propulsion and the shotcrete protection one after the other the processes cannot be synchronized will. Therefore, the construction speed is slow.

Load capacity

Statische Nachweise für die Bauzustände sind schwer zu führen. Bei kurzen Standzeiten wird der Querschnitt in mehreren Teilausbrüchen aufgefahren. Dadurch nehmen die Setzungen zu.Static evidence for the construction status is difficult to provide. In the case of short downtimes, the cross section is divided into several Partial outbreaks. This increases the settlement.

Der maschinelle Tunnelvortrieb mit Schildkonstruktion hat folgende Nachteile:
Da die Tunnelmaschine eine Einzelanfertigung für die jeweilige Tunnelgeometrie und Geologie ist, ist sie häufig nur für einen Auftrag einsetzbar und verursacht daher hohe Kosten. Wegen hoher Installationskosten ist die Schildmaschine für den Bau kurzer Tunnel nicht wirtschaftlich. Es können nur Kreisquerschnitte aufgefahren werden. Der minimale Tunnelquerschnitt bei gegebenem Dichtraumprofil ist nur in Ausnahmefällen kreisförmig, so daß Mehrkosten auf Grund des Mehrausbruchs auftreten. Veränderte Tunnelquerschnitte in Tunnellängsrichtung (z. B. für Parkbuchten im Straßenbau oder Bahnhöfe im U-Bahnbau) können mit der Maschine nicht aufgefahren werden. Mechanical tunneling with shield construction has the following disadvantages:
Since the tunnel machine is a one-off production for the respective tunnel geometry and geology, it can often only be used for one order and therefore causes high costs. Because of the high installation costs, the shield machine is not economical for the construction of short tunnels. Only circular cross sections can be opened. The minimum tunnel cross-section for a given sealing space profile is only circular in exceptional cases, so that additional costs arise due to the additional excavation. Changed tunnel cross-sections in the longitudinal direction of the tunnel (e.g. for parking bays in road construction or train stations in underground construction) cannot be opened with the machine.

Zusätzlich zu den Nachteilen des maschinellen Tunnelvortriebs mit Schildkonstruktion hat die Maschine ohne Schildkonstruktion folgenden Nachteil:
Da die Sicherung erst zeitlich verzögert vom Vortrieb gelöst eingebracht wird, ist es schwer auf wechselnde Gebirgs verhältnisse zu reagieren. Müssen Sicherungsarbeiten im Maschinenbereich durchgeführt werden, wird der Vortrieb behindert. Außerdem besteht die Gefahr, daß die Maschine verschüttet wird.In addition to the disadvantages of mechanical tunneling with shield construction, the machine without shield construction has the following disadvantage:
Since the securing is only released after a time delay from the driving, it is difficult to react to changing mountain conditions. If securing work has to be carried out in the machine area, the advance is hindered. There is also a risk of the machine being spilled.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung im Tunnelbau anzugeben, die das schnellere, kostengünstigere und sicherere Vortreiben eines Tunnels in den Berg erlauben.The object of the invention is a method and Specify device in tunnel construction that the faster, cheaper and safer driving a tunnel into the Allow mountain.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Abhängige Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungs formen der Erfindung gerichtet.This task is accomplished with the features of the independent claims solved. Dependent claims are on preferred execution forms directed the invention.

Nachfolgend werden bezugnehmend auf die Zeichnungen erfindungsgemäße Ausführungsformen beschrieben, es zeigenThe following will refer to the drawings Embodiments of the invention described, show

Fig. 1A, B eine grundlegende erste Ausführungsform der Erfindung Fig. 1A, B is a basic first embodiment of the invention

Fig. 2A-C schematisch einzelne Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens Fig. 2A-C schematically show individual steps of the method according to the invention

Fig. 3-5 teilweise schematisch besondere Ausführungsform des Verfahrens Fig. 3-5 partially schematically special embodiment of the method

Fig. 6 eine erfindungsgemäße Vorrichtung Fig. 6 shows a device according to the invention

Fig. 7 eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung. Fig. 7 shows another device according to the invention.

In Fig. 1A ist schematisch und nicht maßstäblich der vorzutreibende Tunnel 10 parallel zur Längsachse vertikal, in Fig. 1B mehrfach senkrecht zur Längsachse geschnitten dargestellt. Der Tunnel 10 wird im Gebirge 11, 12 vorgetrieben. Mit 11 ist das den Tunnel umgebende Gebirge, mit 12 das demnächst abzutragende Material bezeichnet. Bezugsziffer 13 bezeichnet eine künstliche Stützschicht aus einem tragfähigen Material wie Beton. Mit 14 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung (Schlitzmaschine) bezeichnet, 15 ist ein von der Schlitzmaschine 14 erstellter Schlitz, 16 die Ortsbrust, 17 die Sicherung des Tunnels.In FIG. 1A, the tunnel 10 to be driven is shown schematically and not to scale in a vertical manner parallel to the longitudinal axis, in FIG. 1B several times cut perpendicular to the longitudinal axis. The tunnel 10 is driven in the mountains 11 , 12 . The mountain range surrounding the tunnel is designated by 11 , and the material to be removed soon is designated by 12 . Reference number 13 denotes an artificial support layer made of a load-bearing material such as concrete. With 14 the device according to the invention (slot machine) is designated, 15 is a slot created by the slot machine 14 , 16 the working face, 17 the securing of the tunnel.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist die folgenden Schritte auf, sie sind in den Fig. 2A bis 2C schematisch gezeigt:The method according to the invention has the following steps, they are shown schematically in FIGS. 2A to 2C:

(1) Starting at the face 16 , a slot 15 is created in the area of the tunnel to be secured, which slot extends approximately in the circumferential and advancing directions of the tunnel 10 (arrows A and B in FIG. 2A) and its thickness approximately Radial direction (arrow C) is. The slot 15 extends in the circumferential direction at least over the area to be secured and in the tunnel advancing direction as far as various construction and / or machine parameters allow. The slot lies in the area in which the later fuse 17 comes to rest or further out.
(2) The trenched slot 17 is filled with a load-bearing material, preferably quick-setting concrete, and thus becomes a support layer 13 .
(3) The face 16 is then dismantled in the protection of the support layer 13 and, if necessary, a further fuse 17 is installed.
(4) The sequence of steps (1) then closes again to (3).

Mit den Schritten (1) bis (4) ist das erfindungsgemäße Verfahren im Tunnelbau beschrieben. Bei ihm wird somit ein Schlitz 15 vorauseilend hergestellt. Dieser Schlitz wird mit einem tragfähigen Material wie Beton verfüllt. Unter dem Schutz der so entstehenden tragfähigen Stützschicht 13 wird der Tunnel 10 vorgetrieben. Richtet man die Aufmerksamkeit nur auf das Verfahren zum Bauen der Stützschicht 13, wären nur die Schritte (1) und (2) zu betrachten, wobei diese ggf. wiederholt ausgeführt würden. Betrachtet man nur das Verfahren zur Herstellung des Schlitzes 15, ist nur die ggf. wiederholte Ausführung des Schrittes (1) relevant.Steps (1) to (4) describe the method according to the invention in tunnel construction. With him, a slot 15 is thus made in advance. This slot is filled with a load-bearing material such as concrete. Under the protection of the viable support layer 13 thus created, the tunnel 10 is driven forward. If attention is only focused on the method for building the support layer 13 , only steps (1) and (2) would have to be considered, and these could be repeated if necessary. If one only considers the method for producing the slot 15 , only the possibly repeated execution of step (1) is relevant.

Das erfindungsgemäße Verfahren kommt besonders vorteilhaft bei Tunnelbauten zum Einsatz, bei denen das Gestein, durch das hindurch der Tunnel getrieben wird, so beschaffen ist, daß auf der einen Seite eine ggf. geböschte Ortsbrust frei steht, auf der anderen Seite die Festigkeit jedoch nicht so groß ist, daß der Tunnel nur im Sprengvortrieb aufgefahren werden kann.The method according to the invention is particularly advantageous Tunnels are used in which the rock through which through which the tunnel is driven is such that on on one side a possibly face is exposed, on on the other hand, the strength is not so great that the tunnel can only be opened by blasting.

Das Verfahren ist bei veränderlichen Geometrien und Geologien anwendbar. Die Arbeiter arbeiten im Schutz der vorauseilenden Sicherung. Die Gesundheitsbelastung der Arbeiter gegenüber herkömmlichen Verfahren wird reduziert. Das Verfahren ermöglicht einen Vortrieb mit kleineren Verformungen und damit geringeren Schäden an der Geländeoberfläche. Wenn die Stützschicht so ausgebildet wurde, daß sie für die Tragfähigkeit der Tunnelröhre anrechenbar ist, kann die nachfolgend einzubauende innere Sicherung (17 in Fig. 1A) schwächer ausgelegt werden oder ganz wegfallen, was zu einem deutlichen Kostenvorteil führt. Im Laufe des Vortriebs können verschiedene Tunnelquerschnittsformen und/oder -flächen hergestellt werden. Es muß dann jeweils nur die die Stützschicht herstellende Vorrichtung 14 entsprechend angesteuert werden. The method can be used for changing geometries and geologies. The workers work under the protection of the leading security. The health burden on workers compared to conventional processes is reduced. The method enables propulsion with smaller deformations and thus less damage to the surface of the terrain. If the support layer was designed such that it can be counted towards the load-bearing capacity of the tunnel tube, the inner fuse ( 17 in FIG. 1A) to be subsequently installed can be designed to be weaker or to be omitted entirely, which leads to a significant cost advantage. Various tunnel cross-sectional shapes and / or areas can be produced during the tunneling process. It is then only necessary to activate the device 14 producing the supporting layer accordingly.

Nachfolgend werden Varianten und Weiterentwicklungen der obigen Schritte (1) bis (4) beschrieben.The following are variants and further developments of the above Steps (1) to (4) described.

Die Dimensionierung und Positionierung des zu grabenden und zu verfüllenden Schlitzes 15 - und damit auch der entstehenden Stützschicht 13 - hängt von verschiedenen Parametern ab. In den Fig. 1 und 2 sind Ausführungsformen gezeigt, in denen sich der Schlitz 15 nur über einen Teil des Tunnelumfangs erstreckt. Dies kann sinnvoll sein, wenn wegen örtlicher geologischer Störungen nur Teile des Tunnels gesichert werden müssen. Der Schlitz 15 wird dann so ausgeführt, daß die Stützschicht 13 nach dem Abbruch des darunterliegenden Gesteins ein tragfähiges Auflager findet. Der Schlitz kann aber auch umlaufend ausgeführt werden, dies ist schematisch in Fig. 3 gezeigt. Diese Möglichkeit kann z. B. dann gewählt werden, wenn der Tunnel in einem Gestein aufgefahren werden soll, welches bei herkömmlichen Verfahren einer radial umlaufenden Sicherung bedarf. Es entsteht dann eine geschlossene umlaufende Stützschicht 13, nachfolgend Stützring genannt, der keine singulären Auflager benötigt, sondern flächig aufliegt.The dimensioning and positioning of the slot 15 to be excavated and filled - and thus also the resulting support layer 13 - depends on various parameters. In Figs. 1 and 2 embodiments are shown in which the slot 15 extends only over a part of the tunnel circumference. This can be useful if only parts of the tunnel need to be secured due to local geological disturbances. The slot 15 is then carried out in such a way that the support layer 13 finds a stable support after the rock underneath has broken off. However, the slot can also be made all the way round, this is shown schematically in FIG. 3. This possibility can e.g. B. be selected if the tunnel is to be opened in a rock, which in conventional methods requires a radial circumferential securing. A closed circumferential support layer 13 , hereinafter referred to as a support ring, is then created, which does not require any singular supports, but rather lies flat.

Der Schlitz 15 zur Aufnahme der Stützschicht 13 wird vorauseilend gefertigt und folgt der geplanten Tunnelkontur. Er kann, sofern es sich um einen geschlossenen, umlaufenden Stützring handelt, einer Schraubenlinie folgen (Fig. 4A). Die Ganghöhe der Schraubenlinie entspricht der Bearbeitungsbreite der Schlitzmaschine. Die Schraubenlinie kann auf der Tunnelkontur so geneigt sein, daß sie oben in Tunnelvorschubrichtung weiter vorne liegt als unten (Fig. 4B). Diese Neigung gegenüber der Senkrechten erfährt dann auch die entstehende Ortsbrust, so daß sie weniger einsturzgefährdet ist. Der Neigungswinkel wird in Abhängigkeit von Gesteinsparametern gewählt.The slot 15 for receiving the support layer 13 is made in advance and follows the planned tunnel contour. If it is a closed, circumferential support ring, it can follow a helical line ( FIG. 4A). The pitch of the helix corresponds to the machining width of the slot machine. The helix can be inclined on the tunnel contour so that it lies further up in the tunnel advance direction than below ( FIG. 4B). This tendency towards the vertical then also experiences the resulting face, so that it is less at risk of collapse. The angle of inclination is selected depending on the rock parameters.

Ein geschlossener Ring als Sonderfall der Schraubenlinie ist ebenfalls möglich (Fig. 4C). A closed ring as a special case of the screw line is also possible ( Fig. 4C).

Das bei der Herstellung des Schlitzes losgegrabene Material wird durch geeignete Einrichtungen zur Ortsbrust hin transportiert. Hierzu wird, falls notwendig, ein Ausbruch zur Ortsbrust erzeugt. Der Ausbruch kann mit der den Schlitz herstellenden Maschine 14 mitlaufen und von ihr selbst oder einem separaten Gerät hergestellt werden. Durch den Ausbruch erfolgt der Material-, Energie- und Signaltransport.The material excavated during the production of the slot is transported to the working face by suitable devices. If necessary, an outbreak to the working face is created. The eruption can run along with the machine 14 producing the slot and can be produced by the machine itself or by a separate device. Due to the outbreak, the material, energy and signal transport takes place.

Das erstmalige Einfahren der den Schlitz herstellenden Vorrich tung 14 in das Gestein kann bei einer konventionell herge stellten Ortsbrust 16 beispielsweise einfach von der Ladefläche eines Transportgeräts, z. B. eines Lkws, her erfolgen, sofern nur dafür gesorgt wird, daß die Maschine dort ein Widerlager findet. Sie arbeitet sich von dort in das Gestein hinein, arbeitet sich dann auf den Tunnelumfang zu und nimmt dort ihre reguläre Arbeit auf.The initial retraction of the slot producing Vorrich tung 14 in the rock can in a conventionally manufactured in, working face 16, for example simply from the loading surface of a transport device, such. B. a truck, if it is only ensured that the machine finds an abutment there. From there it works its way into the rock, then works towards the tunnel circumference and starts its regular work there.

Das Verfüllen des Schlitzes 15 mit Beton erfolgt vorzugsweise unmittelbar nachdem der Schlitz gegraben wurde. Dabei kann Beton entweder von der Ortsbrust her oder von der Rückseite der den Schlitz herstellenden Maschine in den freien Schlitz gefördert werden. Es kann schnellhärtender Beton verwendet werden, er bindet binnen Sekunden ab.The slot 15 is preferably filled with concrete immediately after the slot has been dug. Concrete can be conveyed into the free slot either from the working face or from the rear of the machine that produces the slot. Fast curing concrete can be used, it sets within seconds.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß oben zwar von Beton die Rede ist, daß aber auch andere Materialien verwendet werden können, sofern sie in ihren wesentlichen Parametern (z. B. anfangs formbar, dann druckresistent) denen von Beton ähneln.In this context it should be noted that above There is talk of concrete, but also other materials can be used provided they are in their essential Parameters (e.g. initially mouldable, then pressure-resistant) of concrete resemble.

Soll die hergestellte Stützschicht für die Tragfähigkeit des späteren Tunnels angesetzt werden, muß die Stützschicht an der Stelle der Tunnelkontur erstellt werden. Andere vorauseilende Sicherungen des herkömmlichen Tunnelbaus, wie Vorpfänddielen oder Spieße, die nicht zur Tragfähigkeit des späteren Tunnels beitragen, können entfallen. Should the manufactured support layer for the load-bearing capacity of the later tunnels, the support layer on the Location of the tunnel contour. Others leading Fuses of conventional tunnel construction, such as pledge boards or skewers that did not support the future tunnel contribute, can be omitted.

Der in den Schlitz eingebrachte Beton bindet innerhalb weniger Sekunden ab und wird zusätzlich durch eine mitlaufende Schalung gehalten, so daß er nicht durch den Ausbruch in den Tunnel fließt.The concrete placed in the slot binds within a few Seconds and is additionally supported by a moving formwork kept so that he did not break through the tunnel flows.

Bei umlaufenden Stützringen 13 kann der Tunnel 10 dann kontinuierlich vorgetrieben werden, beispielsweise in der Art, daß die Ortsbrust 16 jeweils in ihrem vor der den Schlitz herstellenden Maschine 14 gelegenen Sektor abgebaut wird.With circumferential support rings 13 , the tunnel 10 can then be driven continuously, for example in such a way that the working face 16 is in each case dismantled in its sector located in front of the machine 14 producing the slot.

Die Ortsbrust kann mit herkömmlichen Tunnelbaggern oder mit einer Teilschnittmaschine abgebaut werden. Der Abbau läuft mit dem Herstellen der Stützschicht bzw. des Stützrings synchron, jedoch zeitlich so versetzt, daß der Abbau der Ortsbrust im Schutz des Stützkörpers abläuft. Hierbei kann es notwendig werden, den Abbau der Ortsbrust in mehrere Teile zu zerteilen und das Abbaugerät räumlich zu versetzen. Eventuell erforderliche Überschnitte für die Versorgungseinrichtung der Schlitzmaschine können mit dem Abbau der Ortsbrust vorgenommen werden.The face can be used with conventional tunnel excavators or with a partial cutting machine. The dismantling runs with it the production of the support layer or the support ring synchronously, however timed so that the dismantling of the face in Protection of the support body expires. This may be necessary be divided into several parts and to move the excavator spatially. Perhaps required overlaps for the supply facility of the Slitting machine can be made with the dismantling of the working face will.

Der Abbau der Ortsbrust kann in Tunnelvortriebsrichtung bis kurz vor oder genau an die Vorderkante der hergestellten Stützschicht erfolgen (Fig. 5A). Er kann aber auch, etwa gesteinsabhängig, noch etwas weiter getrieben werden (Fig. 5B), jedoch nicht weiter als 40% der Arbeitsbreite der den Schlitz herstellenden Vorrichtung 14. Dann ist es nicht notwendig, die den Schlitz herstellende Maschine 14 über einen Ausbruch zu versorgen. Vielmehr ist ihr ortsbrustseitiges Ende dann sichtbar und mehr oder minder frei zugänglich.The working of the working face can take place in the tunnel driving direction until shortly before or exactly at the front edge of the support layer produced ( FIG. 5A). However, it can also be driven somewhat further, depending on the rock ( FIG. 5B), but not more than 40% of the working width of the device 14 producing the slot. Then it is not necessary to supply the machine 14 producing the slot via an outbreak. Rather, its end on the face of the face is then visible and more or less freely accessible.

Nachfolgend wird eine Vorrichtung beschrieben, die zur Durchführung einzelner der obengenannten Verfahrensschritte verwendet werden kann. Sie kann als ein einziges Gerät oder als mehrere, mehr oder minder unabhängig voneinander arbeitende Geräte ausgebildet sein. Bezugnehmend auf Fig. 6 wird eine erste Ausführungsform beschrieben.A device is described below that can be used to carry out individual of the above-mentioned method steps. It can be designed as a single device or as several, more or less independently working devices. A first embodiment will be described with reference to FIG. 6.

Die Vorrichtung weist verschiedene Komponenten auf: An ihrer Stirnseite befindet sich das materialabtragende Werkzeug 61, dahinter findet sich eine Einrichtung 62, mit der das abgetragene Material aus dem Schlitz gefördert wird. Außerdem weist sie eine Fortbewegungseinrichtung 68, 71 auf, ggf. eine Betoniereinrichtung 64 und eine Steuerungseinheit 65.The device has various components: the material-removing tool 61 is located on its end face, behind it is a device 62 with which the removed material is conveyed out of the slot. In addition, it has a locomotion device 68 , 71 , possibly a concreting device 64 and a control unit 65 .

Das materialabtragende Werkzeug 61 ist vorzugsweise steuerbar beweglich mit der Maschine 14 verbunden, so daß es in allen zur Erzeugung des Schlitzes 15 notwendigen Richtungen geschwenkt bzw. verfahren werden kann. Ggf. kann die Vorrichtung eine Dichteinrichtung 66 aufweisen, die den Bereich der Schlitzerzeugung vom Bereich der Fortbewegungseinrichtung und der Schlitzverfüllung trennt.The material-removing tool 61 is preferably connected to the machine 14 in a controllably movable manner, so that it can be pivoted or moved in all directions necessary for producing the slot 15 . Possibly. For example, the device can have a sealing device 66 which separates the area of the slot generation from the area of the locomotive device and the slot filling.

Die Vorschubkraft für das Werkzeug 61 wird über die Anlenkeinrichtung 67 am Werkzeug übertragen. Die Reaktionskraft muß von der Einheit, die auch die Fortbewegung der Maschine ermöglicht, übernommen werden. Eine bevorzugte Ausführung ist die Aufnahme der Reaktionskraft und das Fortbewegen der Maschine als ganzes mittels eines Armes 72 (Fig. 7), der von einer vor der Ortsbrust stehenden Trägergerät 73 ausgeht und bewegt wird. Über diesen Arm 72 können auch die Versorgungs leitungen von und zu der Maschine im Schlitz geführt werden. Eine Anlenkung der Werkzeugeinheit 14 am Arm 72 ermöglicht eine Bewegung in allen Raumrichtungen, unabhängig von der Bewegung des Trägergeräts 73.The feed force for the tool 61 is transmitted to the tool via the articulation device 67 . The reaction force must be taken over by the unit, which also enables the machine to move. A preferred embodiment is the absorption of the reaction force and the advancement of the machine as a whole by means of an arm 72 ( FIG. 7) which starts and is moved by a carrier device 73 standing in front of the working face. The supply lines can be guided to and from the machine in the slot via this arm 72 . An articulation of the tool unit 14 on the arm 72 enables movement in all spatial directions, regardless of the movement of the carrier device 73 .

Die Vorrichtung kann, integriert oder separat vorgesehen, eine Betoniereinrichtung zum Verfüllen des gegrabenen Schlitzes 13 mit Beton aufweisen. Nachfolgend wird die integrierte Ausführungsform beschrieben. Die Betoniereinrichtung 64 besteht unter anderem aus einer Betonierbohle 69, die die Vorrichtung vom bereits mit Beton verfüllten Schlitz trennt. Um einen Verbund zwischen dem Beton und dem später abzutragenden Gestein zu verhindern, sowie um einen Abbau der Ortsbrust bis in den Bereich unter der gerade im Aufbau befindlichen Stützschicht zu ermöglichen, kann auf der späteren Innenseite des Stützringes eine Schalung 70 nachgeschleppt werden. Dies ist in Fig. 6 schematisch dargestellt.The device, integrated or provided separately, can have a concreting device for filling the trenched slot 13 with concrete. The integrated embodiment is described below. The concreting device 64 consists, among other things, of a concreting screed 69 which separates the device from the slot already filled with concrete. In order to prevent a bond between the concrete and the rock to be removed later, as well as to allow the working face to be broken down into the area under the support layer currently under construction, a formwork 70 can be dragged along on the later inside of the support ring. This is shown schematically in FIG. 6.

Die Betoniereinrichtung kann auch eine separat vorgesehene, konventionelle Einrichtung sein.The concreting device can also have a separately provided be conventional.

Eine bevorzugte Ausführungsform der materialabtragenden Werkzeuge 61 ist eine Fräseinrichtung. Sie kann aus mehreren Einheiten bestehen. Die Einheiten, die zu den Flanken der Maschine weisen, fräsen sowohl stirnseitig, als auch am Umfang. Die zum bereits gefertigten Stützring hinweisende Fräse sichert durch das Profilieren desselben einen guten Verbund zwischen dem frischen Betons und dem abgebundenen. Der in Tunnel vortriebsrichtung weisende Fräskopf ist in dieser Richtung verschiebbar. Dadurch ist eine Verbreiterung des Schlitzes möglich. Durch Variieren der Schlitzbreite im Verlauf einer Umrundung sind Kurvenfahrten oder Steigungen bzw. Gefälle des Tunnels möglich. Mindestens ein weiterer Fräser, der nur am Umfang fräst ist ebenfalls in Tunnellängsrichtung verschiebbar und gewährleistet gemeinsam mit den beiden anderen den Materialabtrag über die gesamte erforderliche Schlitzbreite.A preferred embodiment of the material-removing tools 61 is a milling device. It can consist of several units. The units facing the sides of the machine mill both on the front and on the circumference. The milling machine pointing towards the already made support ring ensures a good bond between the fresh concrete and the set by profiling the same. The milling head pointing in the tunneling direction can be moved in this direction. This makes it possible to widen the slot. Varying the width of the slit in the course of a round trip makes it possible to corner or climb or descend the tunnel. At least one other milling cutter, which only mills on the circumference, can also be moved in the longitudinal direction of the tunnel and, together with the other two, ensures that material is removed over the entire required slot width.

Weitere denkbare Ausführungen sind an Ketten geführte, umlaufende Schneidwerkzeuge, Schnecken oder Scheiben. Das materialabtragende Werkzeug 61 wird über einen geeigneten (nicht dargestellten) Antrieb, beispielsweise einen Hydraulik- Elektromotor, der in unmittelbarer Nähe des Werkzeuges liegt, angetrieben.Other conceivable designs are chains, rotating cutting tools, screws or discs. The material-removing tool 61 is driven by a suitable drive (not shown), for example a hydraulic electric motor, which is in the immediate vicinity of the tool.

Das materialabtragende Werkzeug erzeugt über seine Breite hinweg eine durchgehende Bearbeitungsfront. Im Einsatz erstreckt sich die Werkzeugbreite in der Regel in etwa parallel zur Tunnelvortriebsrichtung. Führung und Aufhängung des Werkzeuges überragen diese Bearbeitungsfront an keiner Seite. Die Versorgungsleitungen 67 werden deshalb zwar in seitlich gelegenen Bereichen, aber doch von der Unterseite her (im Einsatz dem Tunnelinneren zugewandt) angeflanscht.The material-removing tool creates a continuous machining front across its width. In use, the tool width generally extends approximately parallel to the direction of tunnel advance. Guide and suspension of the tool do not protrude from this processing front on any side. The supply lines 67 are therefore flange-mounted in laterally located areas, but nevertheless from the underside (facing the inside of the tunnel in use).

Die Materialabführung kann mit oder ohne Transportmedium erfolgen. Bevorzugte Transportmedien sind Luft und Wasser. Mögliche mechanische Fördereinrichtungen sind z. B. Bürsten oder Schnecken.The material discharge can be with or without a transport medium respectively. Air and water are preferred transport media. Possible mechanical conveyors are e.g. B. brushes or Snails.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Gegenkraft vom Maschinenkörper 14 selbst erzeugt, der sich über geeignete Vorrichtungen 68 im umgebenden Boden abstützt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet dann mechanisch entkoppelt von Geräten vor der Ortsbrust. Lediglich die Zu- und Ableitungen sind noch notwendig. Die Abstützung kann über Hydraulikpressen oder Streben (Anker) erfolgen. Durch die Verwendung mehrerer Glieder zur Abstützung kann der Vortrieb der Maschine vom Vorschub am Werkzeug entkoppelt werden. Dadurch ist ein kontinuierlicher Abbau möglich. Vom verspannten Grundkörper der Vorrichtung aus wird das Werkzeug 61 nach vorne geschoben. Dieser Vorschub kann über hydraulische, pneumatische oder motorbetriebene Einrichtungen erfolgen.In a further preferred embodiment, the counterforce is generated by the machine body 14 itself, which is supported in the surrounding floor by means of suitable devices 68 . The device according to the invention then works mechanically decoupled from devices in front of the working face. Only the supply and discharge lines are still necessary. The support can take place via hydraulic presses or struts (anchors). By using several links for support, the machine's advance can be decoupled from the feed on the tool. This enables continuous degradation. The tool 61 is pushed forward from the clamped base body of the device. This feed can take place via hydraulic, pneumatic or motor-operated devices.

Die Maschine ist in mehrere Segmente geteilt. Diese Segmente dürfen bei einer Höhe der Maschine von ca. 200 mm in einem 250 mm dicken Schlitz in einem Tunnel mit ca. 6000 mm Durchmesser bis zu etwa 1000 mm lang sein. Die Bearbeitungsbreite der Maschine beträgt ca. 1 m-2 m.The machine is divided into several segments. These segments are allowed at a height of approx. 200 mm in a 250 mm thick slot in a tunnel with approx. 6000 mm diameter up to about 1000 mm long. The processing width of the Machine is approximately 1 m-2 m.

Das Vorschubsegment besteht aus mindestens zwei Gliedern, die untereinander mit Hubeinrichtungen 71 verbunden sind. Durch abwechselndes Verspannen und Lösen der einzelnen Glieder wird die Maschine wurmartig nach vorne bewegt.The feed segment consists of at least two links which are connected to one another with lifting devices 71 . The machine is moved forward like a worm by alternately clamping and releasing the individual links.

Die Hubeinrichtungen 71 können zum Beispiel vier Hydraulik zylinder sein. Durch unterschiedlich langes Ausfahren der einzelnen Zylinder, können die Glieder des Vorschubsegments gegeneinander gekippt werden. Dadurch ist eine Fortbewegung in jede Raumrichtung, insbesondere entlang des Tunnelumfangs, möglich.The lifting devices 71 can be, for example, four hydraulic cylinders. By extending the individual cylinders for different lengths, the links of the feed segment can be tilted towards each other. This enables movement in any spatial direction, in particular along the circumference of the tunnel.

Bei der bevorzugten Ausführungsform mit eigenem Vortrieb ist synchron zur Erzeugung des Schlitzes die Herstellung eines zusätzlichen Schachtes denkbar. Der Schacht verläuft parallel zur Schraubenlinie des Schlitzes und ist zur Tunnelachse hin versetzt. In diesem Schacht können die Versorgungsleitungen geführt werden. Das ermöglicht bis zu einem gewissen Grad das Entkoppeln der Herstellung der vorauseilenden Sicherung vom Abbau der Ortsbrust.In the preferred embodiment is with its own propulsion the production of a synchronous with the generation of the slot additional shaft conceivable. The shaft runs parallel to the helix of the slot and is towards the tunnel axis transferred. The supply lines can be found in this shaft be performed. To a certain extent, that makes it possible Decouple the manufacture of the leading fuse from Dismantling the face.

Als Trägergerät 73 kann ein schweres Raupenbaggergrundgerät verwendet werden. Wenn das Gerät wegen des großen Gewichts nicht auf dem jungen Sohlbeton stehen kann, wird die Sohle nach dem Erstellen des Schlitzes immer wieder mit Ausbruchmaterial verfüllt.A heavy crawler excavator basic device can be used as the carrier device 73 . If the device cannot stand on the young sole concrete due to its great weight, the sole is repeatedly filled with excavated material after the slot has been created.

Das Gerät kann so modifiziert werden, daß sowohl das Abbauwerkzeug als auch, abhängig vom Verfahren, der Kabelbaum oder der Arm 72 für die Schlitzmaschine 14 angebaut werden können.The device can be modified so that both the removal tool and, depending on the method, the wire harness or the arm 72 for the slot machine 14 can be attached.

Damit das Trägergerät an einer beliebigen Stelle vor der Ortsbrust 16 stehen kann und die Schlitzmaschine 14 und der Abbau der Ortsbrust geometrisch unabhängig voneinander ausgeführt werden können, muß das Abbauwerkzeug (75) alternativ auf beiden Seiten des Arms (42) zur Schlitzmaschine angeschlossen werden können.So that the carrier can stand at any location in front of the working face 16 and the slitting machine 14 and the removal of the working face can be carried out geometrically independently of one another, the removal tool ( 75 ) must alternatively be connectable to the slotting machine on both sides of the arm ( 42 ).

Auf dem Trägergerät 73 kann eine Spritzbetoneinrichtung vorgesehen werden, mit deren Hilfe im Falle eines Wassereinbruchs oder eines Versagens der Ortsbrust eine schnelle Sicherung aufgebracht werden kann. A shotcrete device can be provided on the carrier device 73 , with the aid of which rapid securing can be applied in the event of water ingress or failure of the working face.

Die Fortbewegung der Schlitzmaschine 14 erfolgt, wenn sie unabhängig von einem Trägergerät arbeitet, entweder ferngesteuert oder vollautomatisch. Die Fernsteuerung kann beispielsweise durch einen Arbeiter erfolgen, der vor der Ortsbrust stehend den Arbeitsfortgang beobachtet und dementsprechend über eine leitungsgebundene oder drahtlose Fernsteuerung die Schlitzmaschine 14 weiterbewegt. Bei vollautomatischer Fortbewegung muß ein geeignetes Navigationssystem vorgesehen sein, anhand dessen sich die Schlitzmaschine 14 im Raum orientieren kann. Als technische Hilfsmittel für die Meß- und Steuertechnik kommen unter anderem Kreiselgeräte, Lasergeräte, optische Bauelemente zur Verwendung von Laserlicht oder auch Inklinometer in Frage.The locomotive of the slitting machine 14 takes place, if it works independently of a carrier device, either remotely or fully automatically. The remote control can be carried out, for example, by a worker who observes the progress of work standing in front of the working face and accordingly moves the slitting machine 14 further via a wired or wireless remote control. In the case of fully automatic locomotion, a suitable navigation system must be provided, on the basis of which the slot machine 14 can orient itself in space. Possible technical aids for measurement and control technology include gyroscopes, laser devices, optical components for using laser light or inclinometers.

Claims

1. A method for tunnel construction, in which a tunnel is led from the working face in the direction of advance and a support layer is introduced, characterized in that the supporting layer is produced in advance from the working face and then the tunnel is driven in its protection.

2. The method according to claim 1, characterized in that the backing layer is made by first on site a slot was made for the future support layer and this then with a stable material, in particular Concrete that is backfilled.

3. The method according to claim 2, characterized in that one that runs completely around the perimeter of the tunnel Support layer is made.

4. The method according to claim 3, characterized in that in the production of the support layer of a helix followed by a pitch approximately equal to that Processing width of the slot producing Device.

5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that in the case of a circulation of the support layer, the upper part is further forward in the tunneling direction than the part below.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the establishment of the support layer and the tunneling at least temporarily at the same time.

7. Device for tunnel construction, characterized by
a preceding, material-removing tool ( 61 ) which can remove material in all directions over a certain width and a certain height and with the aid of its articulation ( 67 , 68 , 71 ),
a locomotion device ( 63 , 67 , 68 , 71 , 72 , 73 ) with which the device can be moved and steered, and
a control device that controls or regulates the activity of the material-removing tool and the locomotion device.

8. The device according to claim 7, characterized by a concreting device with which the free space created by the material-removing tool ( 61 ) can be filled with concrete.

9. The device according to claim 7 or 8, characterized in that the width is less than 0.5 m, preferably less than 0.3 m is.

10. Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the locomotion device ( 63 , 67 , 68 , 71 ) is arranged behind the material-removing tool ( 61 ) and comprises a device ( 68 ) with which the device in the surrounding soil can be braced.

11. The device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the locomotion device ( 63 , 67 , 72 , 73 ) comprises a carrier device ( 73 ) and an arm ( 72 ) articulated thereon, the material-removing tool ( 61 ) on Arm ( 72 ) is articulated.