DE69616001T2

DE69616001T2 - Method for drilling underground structures with variable cross-sectional sizes

Info

Publication number: DE69616001T2
Application number: DE69616001T
Authority: DE
Inventors: Toshihiko Bessho; Kenichi Kaneko; Yoshinori Nishida
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1996-07-03
Publication date: 2002-07-04
Anticipated expiration: 2016-07-04
Also published as: JP3622161B2; DE69616001D1; EP0781895B1; JPH09184393A; EP0781895A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Aushubverfahren für unterirdische Konstruktionen mit variabler Querschnittsfläche.The invention relates to an excavation method for underground structures with variable cross-sectional areas.

Je nach den Umständen und den jeweiligen Aufgaben ist die Querschnittsfläche einer unterirdischen Konstruktion nicht ständig gleichbleibend und ist an manchen Stellen variabel, beispielsweise in einem U-Bahnsystem, in unterirdischen Einkaufszentren, unterirdischen Wasser- und Abwasserleitungen oder Wasserbehältern.Depending on the circumstances and the tasks to be performed, the cross-sectional area of an underground structure is not always constant and is variable in some places, for example in a subway system, in underground shopping centers, underground water and sewer pipes or water tanks.

Beispielsweise ist in einem U-Bahnsystem die Querschnittsfläche des die Bahngleise aufweisenden Bereichs schmal, während sie für den Haltestellenbereich breiter ist und dann für die Gleise, die die Haltestelle auf der anderen Seite verlassen, wieder schmaler wird. Dieser Verlauf wiederholt sich über die Länge einer U-Bahnlinie.For example, in a subway system, the cross-sectional area of the area containing the train tracks is narrow, while it is wider for the stop area and then narrows again for the tracks leaving the stop on the other side. This pattern is repeated along the length of a subway line.

Bei einem in einem solchen Fall angewandten herkömmlichen Konstruktionsverfahren wird für die Bahngleise eine Schildaushubmaschine verwendet, während für die entsprechenden Haltestellen von der Erdoberfläche nach unten bis zu dem gewünschten unterirdischen Niveau ausgebaggert wird.A conventional construction method used in such a case is to use a shield excavator for the railway tracks, while the corresponding stations are excavated from the surface down to the desired underground level.

Bei einem solchen herkömmlichen Aushubverfahren, wie es vorstehend angegeben ist, treten die folgenden Probleme auf:With such a conventional excavation method as mentioned above, the following problems arise:

a) Zum Bau einer Haltestelle wird um deren Umfang herum eine ununterbrochene Wand gebaut. Danach wird das Gesamtgebiet ausgebaggert, und dann müssen Schutzplatten über den Hohlraum gelegt werden, um das Vorbeifahren des Verkehrs zu ermöglichen. Diese Art von provisorischer Konstruktion ist mit enormen Kosten verbunden.a) To build a stop, a continuous wall is built around its perimeter. The entire area is then excavated and protective plates must be be placed over the cavity to allow traffic to pass. This type of temporary construction involves enormous costs.

b) Für den Haltestellenbereich muß eine riesige Menge Erde ausgebaggert und abtransportiert werden, was zu schwerwiegenden baulichen Einschränkungen in städtischen Bereichen führt.b) A huge amount of earth must be excavated and removed for the bus stop area, which leads to serious construction restrictions in urban areas.

c) Wenn eine so große Erdmenge ausgebaggert wird, wird der Verkehr behindert, und unterirdische Einrichtungen müssen verlagert und/oder geschützt werden. Alle diese Maßnahmen verlängern die Bauzeit und sind nicht besonders wirtschaftlich.c) When such a large amount of earth is excavated, traffic is obstructed and underground facilities must be relocated and/or protected. All of these measures extend the construction period and are not particularly economical.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Lösung der Probleme, die bei herkömmlichen Bauverfahren auftreten, und die Angabe eines Aushubverfahrens für unterirdische Konstruktionen mit variabler Querschnittsfläche, so daß die für die Aushubarbeiten erforderliche Erdmenge minimiert wird, um dadurch den für Behelfsbauarbeiten erforderlichen Zeit- und Kostenaufwand erheblich zu verringern.The object of the present invention is to solve the problems encountered in conventional construction methods and to provide an excavation method for underground structures with variable cross-sectional area so that the amount of earth required for the excavation work is minimized in order to thereby significantly reduce the time and cost required for temporary construction work.

Diese Aufgabe wird auf vorteilhafte und zufriedenstellende Weise mit dem Verfahren gemäß der Erfindung gelöst, wie es in den Ansprüchen angegeben und in der nachstehenden Beschreibung erläutert ist. Der Oberbegriff des Hauptanspruchs entspricht der JP 02 210189A.This object is achieved in an advantageous and satisfactory manner by the method according to the invention as specified in the claims and explained in the description below. The preamble of the main claim corresponds to JP 02 210189A.

Eine Schildaushubmaschine mit großer Querschnittsfläche wird als Hauptmaschine verwendet, und eine weitere Schildaushubmaschine mit kleinerer Querschnittsfläche als die Hauptmaschine wird als Zusatzmaschine verwendet. Der Bereich der unterirdischen Konstruktion mit großem Querschnitt wird unter Verwendung der Hauptmaschine ausgehoben, wobei sich die Zusatzmaschine im Inneren befindet, während für den Bereich der unterirdischen Konstruktion mit kleinem Querschnitt die Zusatzmaschine aus der Hauptmaschine ausgefahren und der Aushub nur mit der Zusatzmaschine fortgesetzt wird.A shield excavator with a large cross-sectional area is used as the main machine, and another shield excavator with smaller cross-sectional area than the main machine is used as an auxiliary machine. The area of underground structure with large cross-sectional area is excavated using the main machine with the auxiliary machine inside, while for the area of underground structure with small cross-sectional area, the auxiliary machine is extended from the main machine and the excavation is continued with only the auxiliary machine.

Im letzteren Fall wird die Hauptmaschine am nächsten Abschnitt der Konstruktion mit großem Querschnitt in Warteposition angeordnet, und wenn die Zusatzmaschine diese Stelle erreicht, wird sie wieder in die Hauptmaschine eingefahren; daraufhin wird der Aushub wieder unter Verwendung der Hauptmaschine mit der darin aufgenommenen und gemeinsam mit ihr vorwärtsbewegten Zusatzmaschine fortgesetzt.In the latter case, the main machine is placed in a waiting position at the next section of the large-section structure and when the auxiliary machine reaches this point, it is retracted into the main machine; excavation is then continued using the main machine with the auxiliary machine housed in it and moving forward together with it.

Die nachstehende Beschreibung betrifft zwar den Bau eines U-Bahnsystems unter Anwendung des speziellen Verfahrens, die Erfindung ist jedoch keineswegs auf die Anwendung bei einem U-Bahnsystem beschränkt, sondern kann zum Bau vieler verschiedener Bauwerke verwendet werden, was Straßen, Wasser- und Abwasserleitungen, Wasserbehälter, Einkaufszentren und andere unterirdische Bauwerke einschließt.Although the following description relates to the construction of a subway system using the specific method, the invention is by no means limited to application to a subway system, but can be used to build a wide variety of structures, including roads, water and sewer lines, water tanks, shopping centers and other underground structures.

Ferner sind in letzter Zeit verschiedene Schildaushubmaschinen mit unterschiedlicher Querschnittsform entwickelt worden und befinden sich im praktischen Einsatz. Es ist daher zu beachten, daß die Erfindung nicht auf unterirdische Bauwerke mit kreisförmigem Querschnitt beschränkt ist, sondern bei zahlreichen weiteren Bauwerken, die elliptische, ovale, rechteckige und flaschenkürbisförmige Querschnittsflächen haben, anwendbar ist.Furthermore, various shield excavators with different cross-sectional shapes have recently been developed and are in practical use. It should therefore be noted that the invention is not limited to underground structures with a circular cross-section, but can be used on numerous other structures that have elliptical, oval, rectangular and gourd-shaped cross-sectional areas.

Die Erfindung wird nachstehend im einzelnen unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen und die beigefügten Zeichnungen, die nur der Verdeutlichung dienen und die Erfindung nicht einschränken, erläutert. In den Zeichnungen zeigen:The invention is explained in detail below with reference to preferred embodiments and the accompanying drawings, which are for illustrative purposes only and do not limit the invention. In the drawings:

Fig. 1 eine perspektivische und schematische Ansicht zur Erläuterung des Konzepts des Aushubverfahrens gemäß der Erfindung;Fig. 1 is a perspective and schematic view for explaining the concept of the excavation method according to the invention;

Fig. 2 eine Perspektivansicht, die eine Relativbewegung zwischen einer Hauptmaschine und einer Zusatzmaschine zeigt, die bei dem Aushubverfahren gemäß der Erfindung verwendet werden;Fig. 2 is a perspective view showing a relative movement between a main machine and an auxiliary machine used in the excavation method according to the invention;

Fig. 3 eine Schnittansicht einer Aushubvorrichtung, die die Haupt- und die Zusatzmaschine in Kombination zeigt;Fig. 3 is a sectional view of an excavation device showing the main and auxiliary machines in combination;

Fig. 4 eine Schnittansicht, die eine Situation verdeutlicht, in der die Zusatzmaschine von der Hauptmaschine zurückgezogen ist;Fig. 4 is a sectional view illustrating a situation in which the auxiliary machine is retracted from the main machine;

Fig. 5 eine Schnittansicht, die eine Situation verdeutlicht, in der die Zusatzmaschine in die Hauptmaschine, die in einer Warteposition ist, bewegt wird;Fig. 5 is a sectional view illustrating a situation in which the auxiliary machine is moved into the main machine which is in a waiting position;

Fig. 6 eine perspektivische und schematische Ansicht, die ein modifiziertes Konzept des Aushubverfahrens der Erfindung zeigt; undFig. 6 is a perspective and schematic view showing a modified concept of the excavation method of the invention; and

Fig. 7 bis 15 verschiedene Kombinationen der Hauptmaschine und der Zusatzmaschine unter Verwendung verschiedener geometrischer Konfigurationen.Fig. 7 to 15 different combinations of the main machine and the auxiliary machine using different geometric configurations.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, wird als Hauptmaschine 1 eine Schildaushubmaschine mit einer Querschnittsfläche verwendet, die praktisch gleich der Querschnittsfläche eines ersten Bereichs in einer unterirdischen Konstruktion, beispielsweise dem Haltestellenbereich einer U-Bahn, ist.In the method according to the invention, as shown in Fig. 1, a shield excavator with a cross-sectional area that is practically equal to the cross-sectional area of a first area in an underground structure, for example the stop area of a subway, is used as the main machine 1.

Die innere Konfiguration einer solchen Hauptmaschine 1 ist praktisch identisch mit derjenigen einer herkömmlichen Schildaushubmaschine. Wie Fig. 3 zeigt, nimmt eine Schildpresse 13 die Gegenkräfte an einem Segment 14 auf, das rückwärtig angeordnet ist, um die Schildaushubmaschine vorwärts zu treiben. Außerdem ist an der Vorderseite der Hauptmaschine 1 eine Schneid- oder Fräseinrichtung 12 zum Ausfräsen des Erdreichs angeordnet.The internal configuration of such a main machine 1 is practically identical to that of a conventional shield excavator. As shown in Fig. 3, a shield press 13 absorbs the counterforces on a segment 14 which is arranged at the rear in order to drive the shield excavator forward. In addition, a cutting or milling device 12 for milling out the soil is arranged at the front of the main machine 1.

Anders als herkömmliche Maschinen ist jedoch die Hauptmaschine 1 gemäß der Erfindung mit einem Hohlraum 11 versehen, der nur dazu dient, eine Zusatzmaschine 2 aufzunehmen, wie Fig. 2 zeigt. Somit erstreckt sich der Hohlraum 11 über die Gesamtlänge der Hauptmaschine 1 vom Vorderende zum Hinterende, wobei die innere Gestalt mit der äußeren Gestalt der Zusatzmaschine 2 identisch ist. Anders ausgedrückt, wenn die Zusatzmaschine 2 zylindrisch ist, dann ist der Hohlraum 11 ein zylindrischer Raum.However, unlike conventional machines, the main machine 1 according to the invention is provided with a cavity 11 which serves only to accommodate an auxiliary machine 2, as shown in Fig. 2. Thus, the cavity 11 extends over the entire length of the main machine 1 from the front end to the rear end, with the inner shape being identical to the outer shape of the auxiliary machine 2. In other words, if the auxiliary machine 2 is cylindrical, then the cavity 11 is a cylindrical space.

Ferner öffnet sich der rohrförmige Hohlraum 11 in der Hauptmaschine 1 an der Vorderseite der Hauptmaschine 1. Somit ist die Fräseinrichtung 12, die an der Vorderseite der Hauptmaschine 1 vorgesehen ist, keine massive Kreisscheibe, sondern ihre Mitte ist auf die gleiche Dimension wie der Querschnitt des Hohlraums 11 ausgeschnitten, um die Ringfräseinrichtung 12 zu bilden. Ein solches Bauelement ist beispielsweise in Fig. 1 der Zeichnungen gezeigt.Furthermore, the tubular cavity 11 in the main machine 1 opens at the front of the main machine 1. Thus, the milling device 12 provided at the front of the main machine 1 is not a solid circular disk, but its center is cut out to the same dimension as the cross section of the cavity 11 to form the ring milling device 12. Such a structural element is shown, for example, in Fig. 1 of the drawings.

Eine Schildaushubmaschine mit einer Querschnittsfläche, die praktisch die gleiche kleine Querschnittsfläche der unterirdischen Konstruktion, beispielsweise des Gleisbereichs der U-Bahnlinie, ist, wird als die Zusatzmaschine 2 verwendet, wie Fig. 1 zeigt.A shield excavator having a cross-sectional area that is practically the same small cross-sectional area of the underground structure, for example, the track area of the subway line, is used as the auxiliary machine 2, as shown in Fig. 1.

Mit anderen Worten, es ist der Außendurchmesser der Zusatzmaschine 2 praktisch gleich der Querschnittsfläche dieses Bereichs mit kleiner Querschnittsfläche der unterirdischen Konstruktion, beispielsweise des Gleisbereichs der U-Bahn; gleichzeitig ist der Außendurchmesser der Zusatzmaschine 2 gleich dem Innendurchmesser des Hohlraums 11 der Hauptmaschine.In other words, the outer diameter of the auxiliary machine 2 is practically equal to the cross-sectional area of that region with a small cross-sectional area of the underground structure, for example the track area of the subway; at the same time, the outer diameter of the auxiliary machine 2 is equal to the inner diameter of the cavity 11 of the main machine.

Die innere Konfiguration der Zusatzmaschine 2 ist mit derjenigen einer herkömmlichen Schildaushubmaschine praktisch identisch. Wie Fig. 4 zeigt, nimmt eine Schildpresse 22 die Reaktionskräfte an einem Segment 23 auf, das rückwärtig angeordnet ist, um die Schildaushubmaschine nach vorn zu treiben. Außerdem ist eine Fräseinrichtung 21 zum Ausfräsen des Erdreichs an der Vorderseite der die Zusatzmaschine 2 bildenden Aushubmaschine angeordnet.The internal configuration of the auxiliary machine 2 is practically identical to that of a conventional shield excavator. As shown in Fig. 4, a shield press 22 absorbs the reaction forces on a segment 23 arranged at the rear to drive the shield excavator forward. In addition, a milling device 21 for milling the soil is arranged at the front of the excavator forming the auxiliary machine 2.

Im Gegensatz zu der Fräseinrichtung 12 der Hauptmaschine 1 ist die Fräseinrichtung 21 der Zusatzmaschine 2 als Scheibe, und zwar speziell als Kreisscheibe, ausgebildet. Bei einer solchen Konstruktion kann der Außenrand der Fräseinrichtung 21 mit der Ringfräseinrichtung 12 der Hauptmaschine 1 verspannt werden, so daß die beiden Fräseinrichtungen 12 und 21 sich als monolithische Einheit drehen.In contrast to the milling device 12 of the main machine 1, the milling device 21 of the additional machine 2 is designed as a disk, specifically as a circular disk. With such a design, the outer edge of the milling device 21 can be clamped to the ring milling device 12 of the main machine 1, so that the two milling devices 12 and 21 rotate as a monolithic unit.

Es ist zweckmäßig, daß die Zusatzmaschine 2 ihre eigene Presse 22 verwendet, und ein Segment 23 mit praktisch den gleichen Dimensionen wie die Zusatzmaschine 2 ist an der Rückseite der Maschine angeordnet. Die Presse 22 nimmt die Reaktionskräfte an diesem Segment 23 auf, wenn sich die Zusatzmaschine 2 unabhängig von der Hauptmaschine 2 vorwärtsbewegen kann.It is convenient that the auxiliary machine 2 uses its own press 22, and a segment 23 with practically the same dimensions as the auxiliary machine 2 is arranged at the rear of the machine. The press 22 absorbs the reaction forces on this segment 23 when the auxiliary machine 2 is allowed to move forward independently of the main machine 2.

Wie oben erwähnt, ist der Durchmesser eines Haltestellenbereichs einer U-Bahn größer als der Durchmesser des Gleisbereichs; somit wird der Haltestellenbereich mittels der Hauptmaschine 1 ausgehoben, wobei sich die Zusatzmaschine 2 in deren Innerem befindet und damit zusammenwirkt.As mentioned above, the diameter of a stop area of a subway is larger than the diameter of the track area; thus, the stop area is excavated by means of the main machine 1, with the auxiliary machine 2 located inside it and cooperating with it.

Dazu ist die Scheibenfräseinrichtung 21 der Zusatzmaschine 2 mit dem Innenumfang der Ringfräseinrichtung 12 der Hauptmaschine 1 verspannt, und die beiden Fräseinrichtungen 12 und 21 drehen sich gemeinsam als monolithische Einheit.For this purpose, the disk milling device 21 of the additional machine 2 is clamped to the inner circumference of the ring milling device 12 of the main machine 1, and the two milling devices 12 and 21 rotate together as a monolithic unit.

Das Konzept des Verfahrens gemäß der Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 der Zeichnungen näher erläutert. An den Stellen, an denen die Querschnittsfläche der unterirdischen Konstruktion sich von der großen zu der kleineren Querschnittsfläche ändert und umgekehrt, ist vorher ein vertikaler Schacht 3 an dem jeweiligen Ende des Bereichs mit großer Querschnittsfläche, beispielsweise einem Haltestellenbereich, gebaut worden. Wenn daher der Aushub des Haltestellenbereichs mit der Hauptmaschine 1 beendet ist, fährt sie in den Schacht 3 ein.The concept of the method according to the invention is explained in more detail with reference to Fig. 1 of the drawings. At the places where the cross-sectional area of the underground construction changes from the large to the smaller cross-sectional area and vice versa, a vertical shaft 3 is previously constructed at each end of the area with a large cross-sectional area, for example a stop area. Therefore, when the excavation of the stop area is completed with the main machine 1, it enters the shaft 3.

An dieser Stelle verlagert sich der Aushubvorgang auf den Gleisbereich mit kleinerem Querschnitt. Dazu wird der Betrieb der Hauptmaschine 1 in dem Schacht 3 angehalten, und die Zusatzmaschine 2 wird aus ihrem Hohlraum 11 ausgefahren. Diese Situation ist schematisch in den Fig. 2, 3 und 4 der Zeichnungen gezeigt.At this point, the excavation process shifts to the track area with a smaller cross-section. To do this, the operation of the main machine 1 in the shaft 3 is stopped and the auxiliary machine 2 is moved out of its cavity 11. This situation is shown schematically in Figs. 2, 3 and 4 of the drawings.

Wie die Zeichnungen zeigen, ist eine Gruppe von Segmenten zur Aufnahme der Reaktionskraft erforderlich, um die Zusatzmaschine 2 aus der Hauptmaschine 1 auszufahren. Daher ist ein Reaktionskraftaufnahmeblock im Inneren der Hauptmaschine 1 angeordnet, in dem die Segmente zusammengebaut werden.As the drawings show, a group of segments for absorbing the reaction force is required to extend the auxiliary machine 2 from the main machine 1. Therefore, a reaction force absorbing block is arranged inside the main machine 1 in which the segments are assembled.

Die Presse bringt Druck auf die Segmente auf, um die Zusatzmaschine 2 vorwärts zu treiben. Danach wird nur die Zuatzmaschine 2 verwendet, um den Bereich mit kleinerer Querschnittsfläche, beispielsweise den Gleisbereich bis zur nächsten Haltestelle, auszuheben.The press applies pressure to the segments to drive the additional machine 2 forward. After that, only the additional machine 2 is used to excavate the area with a smaller cross-sectional area, for example the track area up to the next stop.

Wie Fig. 1 der Zeichnungen zeigt, bleibt die Hauptmaschine 1, aus der die Zusatzmaschine 2 ausgefahren wurde, im Inneren des Schachts 3 zurück und wird dann zur Oberfläche gezogen. Dann wird die Hauptmaschine 1 über Land zum Startpunkt des nächsten Bereichs mit großer Querschnittsfläche, speziell dem nächsten Haltestellenbereich, transportiert.As shown in Fig. 1 of the drawings, the main engine 1, from which the auxiliary engine 2 has been extended, remains inside the shaft 3 and is then pulled to the surface. The main engine 1 is then transported over land to the starting point of the next area with a large cross-sectional area, especially the next stop area.

An dieser Stelle wird die Hauptmaschine 1 durch einen weiteren vorher gebauten Schacht 3 abgelassen, wo sie bis zur Ankunft der Zusatzmaschine 2 in Warteposition bleibt. Diese Situation ist beispielsweise in Fig. 5 der Zeichnungen gezeigt. Der Transport- und Wartevorgang wird nacheinander für jeden der Schächte 3, die entlang dem unterirdischen Bauwerk vorgesehen sind, wiederholt.At this point, the main machine 1 is lowered through another previously constructed shaft 3, where it remains in waiting position until the arrival of the auxiliary machine 2. This situation is shown, for example, in Fig. 5 of the drawings. The transport and waiting process is repeated in succession for each of the shafts 3 provided along the underground structure.

Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird die Hauptmaschine 1 in einem Stück transportiert, wie Fig. 1 zeigt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf ein solches Konzept beschränkt, denn die Hauptmaschine braucht nicht in einem Stück transportiert zu werden.In a first embodiment of the invention, the main machine 1 is transported in one piece, as shown in Fig. 1. However, the invention is not limited to such a concept, because the main machine does not need to be transported in one piece.

Sie kann vorübergehend in mehrere Segmente zerlegt werden, die dann zum nächsten Schacht verbracht werden, wo die Hauptmaschine 1 wieder zusammengebaut wird. Diese Situation ist beispielsweise in Fig. 6 der Zeichnungen gezeigt.It can be temporarily disassembled into several segments, which are then moved to the next shaft where the main machine 1 is reassembled. This situation is shown, for example, in Fig. 6 of the drawings.

Inzwischen beendet die Zusatzmaschine 2 den Aushub des Bereichs mit kleinerer Querschnittsfläche, beispielsweise des Gleisbereichs, und kommt an dem Schacht 3 der nächsten Haltestelle an, siehe Fig. 5 der Zeichnungen. Sie wird dann in den Hohlraum 11 der Hauptmaschine 1, die seither in Warteposition ist, eingefahren.Meanwhile, the auxiliary machine 2 finishes excavating the area with a smaller cross-sectional area, for example the track area, and arrives at the shaft 3 of the next station, see Fig. 5 of the drawings. It is then moved into the cavity 11 of the main machine 1, which has been in the waiting position since then.

Zu diesem Zeitpunkt werden die Hauptmaschine 1 und die Zusatzmaschine 2 unmittelbar eine monolithische Einheit, die eingesetzt wird, um einen weiteren Haltestellenbereich mit größerem Durchmesser als der Gleisbereich auszuheben.At this point, the main machine 1 and the auxiliary machine 2 immediately become a monolithic unit, the is used to excavate another stop area with a larger diameter than the track area.

Eine solche Konfiguration ermöglicht eine sofortige Anpassung an eine Änderung der Querschnittsfläche des gerade ausgehobenen Bereichs. Wenn die Kombinationsvorrichtung, die die Hauptmaschine 1 und die Zusatzmaschine 2 aufweist, das Ende des Haltestellenbereichs erreicht, an dem die Querschnittsfläche erneut auf diejenige des Pressenbereichs verringert wird, wird die Zusatzmaschine 2 aus der Hauptmaschine 1 ausgefahren. Diese Vorgänge werden dann entlang dem Verlauf der gesamten unterirdischen Konstruktion, beispielsweise der U-Bahnlinie, wiederholt.Such a configuration allows immediate adaptation to a change in the cross-sectional area of the area being excavated. When the combination device comprising the main machine 1 and the auxiliary machine 2 reaches the end of the stopping area, where the cross-sectional area is again reduced to that of the press area, the auxiliary machine 2 is extended from the main machine 1. These operations are then repeated along the course of the entire underground structure, for example the subway line.

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf ein Beispiel des Aushubs für ein U-Bahnsystem mit Kreisquerschnitt. Wie bereits gesagt, braucht der Querschnitt nicht kreisförmig zu sein. Es sind bereits verschiedene Bauarten von nichtzylindrischen Schildaushubmaschinen entwickelt worden und im praktischen Einsatz, und die Erfindung und die Vorrichtung gemäß der Erfindung können ohne weiteres bei solchen Schildaushubmaschinen angewandt werden.The above description refers to an example of excavation for a subway system with a circular cross-section. As already stated, the cross-section need not be circular. Various types of non-cylindrical shield excavators have already been developed and are in practical use, and the invention and the device according to the invention can be readily applied to such shield excavators.

Ferner bezieht sich das obige Beispiel zwar auf den Aushub der Haltestellen- und Gleisbereiche einer U-Bahn, aber die Erfindung ist keineswegs auf eine U-Bahn beschränkt. Sie kann vielmehr beim Aushub anderer Arten von unterirdischen Konstruktionen mit variabler Querschnittsfläche angewandt werden.Furthermore, although the above example relates to the excavation of the stop and track areas of a subway, the invention is by no means limited to a subway. Rather, it can be applied to the excavation of other types of underground structures with variable cross-sectional areas.

Somit können die Hauptmaschine 1 und die Zusatzmaschine 2 in verschiedenen Kombinationen verwendet werden, wie nachstehend erläutert wird. Die Technologie und die Einrichtungen, die beim Aushub von elliptischen, rechteckigen, ovalen, hufeisenförmigen und anderen Tunnels mit variablem Querschnitt verwendet werden, verwenden Kopierfräser, schwingende Fräser, Planetenfräser und andere Fräseinrichtungen, die als solche bekannt sind, so daß eine detaillierte Beschreibung entfällt.Thus, the main machine 1 and the auxiliary machine 2 can be used in various combinations as explained below. The technology and equipment used in excavating elliptical, rectangular, oval, horseshoe and other variable cross-section tunnels use copy cutters, oscillating cutters, planetary cutters and other milling equipment known per se, so a detailed description is omitted.

Solche Kombinationen und Konfigurationen werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 15 der Zeichnungen erläutert. In diesem Zusammenhang stellen die mit den Bezugszeichen 31 in den Fig. 7 bis 15 bezeichneten schwarzen Bereiche Teleskopfräser dar.Such combinations and configurations are explained below with reference to Figs. 7 to 15 of the drawings. In this context, the black areas designated by the reference numerals 31 in Figs. 7 to 15 represent telescopic cutters.

Fig. 7 zeigt eine Konstellation, bei der eine kreisförmige Hauptmaschine 1 verwendet wird, in der eine Zusatzmaschine 2 mit ellipsenförmigem Querschnitt untergebracht ist.Fig. 7 shows a configuration in which a circular main machine 1 is used, in which an additional machine 2 with an elliptical cross-section is housed.

Fig. 8 zeigt eine Konstellation mit einer elliptischen Hauptmaschine 1, in der eine kreisförmige Zusatzmaschine 2 untergebracht ist.Fig. 8 shows a configuration with an elliptical main machine 1 in which a circular additional machine 2 is housed.

Bei der Konstellation gemäß Fig. 9 hat die Hauptmaschine 1 Kreisgestalt, während die Zusatzmaschine 2 Rechteckgestalt hat.In the configuration according to Fig. 9, the main machine 1 has a circular shape, while the auxiliary machine 2 has a rectangular shape.

Fig. 10 zeigt eine Konfiguration, bei der die Hauptmaschine 1 Rechteckquerschnitt hat, während die darin untergebrachte Zusatzmaschine Kreisgestalt hat.Fig. 10 shows a configuration in which the main machine 1 has a rectangular cross-section, while the auxiliary machine housed in it has a circular shape.

Fig. 11 zeigt eine Konfiguration, bei der die Hauptmaschine 1 Rechteckgestalt hat, wobei darin eine Zusatzmaschine 2 mit Rechteckgestalt aufgenommen ist.Fig. 11 shows a configuration in which the main machine 1 has a rectangular shape, wherein an additional machine 2 with a rectangular shape is accommodated therein.

Fig. 12 zeigt eine Konfiguration, bei der die Hauptmaschine 1 elliptische Gestalt hat und die darin untergebrachte Zusatzmaschine 2 ebenfalls elliptische Gestalt hat.Fig. 12 shows a configuration in which the main machine 1 has an elliptical shape and the additional machine 2 housed therein also has an elliptical shape.

Fig. 13 zeigt eine spezielle Konfiguration, bei der die Hauptmaschine 1 sichelförmig ist, während die Zusatzmaschine 2 Kreisgestalt hat.Fig. 13 shows a special configuration in which the main machine 1 is sickle-shaped, while the auxiliary machine 2 has a circular shape.

Fig. 14 zeigt eine andere spezielle Konfiguration, bei der die Hauptmaschine 1 elliptische Gestalt hat, während darin zwei Zusatzmaschinen 2 mit Zylindergestalt untergebracht sind.Fig. 14 shows another special configuration in which the main machine 1 has an elliptical shape, while two auxiliary machines 2 with a cylindrical shape are housed therein.

Schließlich zeigt Fig. 15 eine Konfiguration, bei der die Hauptmaschine 1 Kreisgestalt hat, wobei die Zusatzmaschine 2 ebenfalls Kreisgestalt hat, jedoch exzentrisch angebracht ist.Finally, Fig. 15 shows a configuration in which the main machine 1 has a circular shape, with the additional machine 2 also having a circular shape, but is mounted eccentrically.

Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung können zahlreiche Vorteile erzielt werden, wenn die Aushubarbeiten für eine unterirdische Konstruktion mit variablem Querschnitt durchgeführt werden.The method according to the invention enables numerous advantages to be achieved when the excavation work is carried out for an underground structure with a variable cross-section.

a) Die Aushubarbeiten für eine unterirdische Konstruktion, deren Querschnitt sich wiederholt von einer ersten Gestalt zu einer weiteren Gestalt ändert, können unter Anwendung einer Hauptmaschine 1 und einer Zusatzmaschine 2, die ineinander aufnehmbar sind, durchgeführt werden. Daher kann der Aushub auf äußerst wirtschaftliche Weise durchgeführt werden.(a) Excavation work for an underground structure whose cross-section changes repeatedly from a first shape to a second shape may be carried out using a main machine 1 and an auxiliary machine 2, which can be integrated into one another. Therefore, the excavation can be carried out in an extremely economical manner.

b) Für die Aushubarbeiten ist es in einem solchen Fall nur erforderlich, daß ein schmaler vertikaler Schacht 3 an denjenigen Stellen niedergebracht wird, an denen sich der Querschnitt von dem großen Querschnitt zu dem kleinen Querschnitt ändert, und umgekehrt.(b) In such a case, the excavation work only requires that a narrow vertical shaft 3 be sunk at those points where the cross-section changes from the large cross-section to the small cross-section, and vice versa.

Dadurch erübrigt es sich, die Bereiche mit großer Querschnittsfläche von der Erdoberfläche in den Untergrund ausbaggern zu müssen. Somit ist das Verfahren gemäß der Erfindung besonders gut für Stadtzentren geeignet, wo die Landnutzung äußerst beschränkt ist.This eliminates the need to excavate the areas with a large cross-sectional area from the earth's surface into the subsoil. The method according to the invention is therefore particularly suitable for city centers where land use is extremely limited.

c) Die Hauptmaschine 1 kann an dem Schacht 3, an dem die Zusatzmaschine 2 ankommt, in Warteposition belassen werden. Wenn die Zusatzmaschine 2 ankommt, kann sie ohne weiteres im Inneren des Hohlraums 11 der Hauptmaschine 1 aufgenommen werden, und unmittelbar danach kann der Aushub fortgesetzt werden, wobei die Hauptmaschine 1 und die Zusatzmaschine 2 als monolithische Einheit miteinander verspannt sind.c) The main machine 1 can be left in a waiting position at the shaft 3 where the auxiliary machine 2 arrives. When the auxiliary machine 2 arrives, it can be easily accommodated inside the cavity 11 of the main machine 1 and immediately thereafter the excavation can be continued with the main machine 1 and the auxiliary machine 2 braced together as a monolithic unit.

Mit anderen Worten, es kann das gegenseitige Verspannen der Hauptmaschine 1 und der Zusatzmaschine 2 oder das Trennen der Hauptmaschine 1 von der Zusatzmaschine 2 leicht durchgeführt werden und verlangt weder einen speziellen Vorgang noch viel Raum, was zu einem guten Wirkungsgrad führt.In other words, the mutual clamping of the main machine 1 and the auxiliary machine 2 or the separation of the main machine 1 from the auxiliary machine 2 can be easily carried out and does not require any special operation or much space, which leads to good efficiency. leads.

d) Der Aushub des Tunnels mit großem Querschnitt kann sofort nach dem Einfahren der Zusatzmaschine 2 in die in Warteposition befindliche Hauptmaschine 1 beginnen. Andererseits kann der Aushub des Tunnels mit kleinem Querschnitt einfach durch Ausfahren der Zusatzmaschine 2 aus der Hauptmaschine 1 beginnen.d) The excavation of the tunnel with a large cross-section can start immediately after the auxiliary machine 2 is moved into the main machine 1 in the waiting position. On the other hand, the excavation of the tunnel with a small cross-section can start simply by moving the auxiliary machine 2 out of the main machine 1.

Diese Effizienz ist aufgrund einer Konfiguration möglich, bei der die Hauptmaschine 1 in Warteposition ist und auf die Ankunft der Zusatzmaschine 2 wartet. In jedem Fall wird der Aushub fortgesetzt, indem die Zusatzmaschine 2 in die Hauptmaschine 1 eingeführt oder aus ihr ausgefahren wird. Durch diese rasche Änderung des Arbeitsquerschnitts ist das Verfahren gemäß der Erfindung herkömmlichen Techniken weit überlegen.This efficiency is possible due to a configuration in which the main machine 1 is in standby position waiting for the arrival of the auxiliary machine 2. In any case, the excavation is continued by inserting or removing the auxiliary machine 2 from the main machine 1. This rapid change in the working cross-section makes the method according to the invention far superior to conventional techniques.

Claims

1. Excavation method for underground structures with variable cross-sectional area, whereby

- a shield excavator with a large cross-sectional area is used as the main machine (1); and

- another shield excavator with a smaller cross-sectional area than the main machine (1) is used as an additional machine (2);

wherein the area of the underground structure with a large cross-section is excavated using the main machine (1) with the auxiliary machine (2) inside and working together therewith, while for the area of the underground structure with a small cross-section the auxiliary machine (2) is extended from the main machine (1) and the excavation is continued only with the auxiliary machine (2);

characterized,

that the main machine (1) is positioned in a waiting position at the starting point of the next area of the structure with a large cross-section, while the auxiliary machine (2) continues to work in the meantime,

and that when the auxiliary machine (2) reaches this starting point of the next area, it is retracted into the main machine (1), whereupon the excavation is again continued using the main machine (1) with the auxiliary machine (2) accommodated therein.

2. Method according to claim 1,

whereby a vertical shaft (3) is built at the starting point of the respective next area of the construction with a large cross-section,

and wherein the main machine (1) without the additional machine (2) is left in the corresponding shaft (3) in waiting position.

3. Method according to claim 1 or 2, wherein the main machine (1) without the auxiliary machine (2) is dismantled and transported to the location of the next area of the large cross-section structure, where it is reassembled and left in a waiting position in a corresponding shaft (3).

4. Method according to one of claims 1 to 3,

wherein a shield excavator with a cross-sectional area that is practically equal to the cross-sectional area of a stop area of a subway system is used as the main machine (1),

wherein a further shield excavator with a cross-sectional area which is practically equal to the track area of the subway system is used as an additional machine (2).