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Bei einer Schildmaschine handelt es sich um eine verschiebliche Verbaukonstruktion, in deren Schutz die Ortsbrust händisch, mechanisch oder hydraulisch abgebaut wird.

Unterschieden wird hierbei zwischen offenen und geschlossenen Schilden bzw. Schilden mit Teil-und Vollschnittabbau.

Definition Schildmaschine:

Eine steuerbare Schutzkonstruktion, innerhalb derer der Tunnelabbau entweder von Hand, mechanisch oder hydraulisch stattfindet [DINEN12336:2010].

Wichtig:

Schildmaschinen, auch Schild genannt, für den Rohrvortrieb sind dadurch gekennzeichnet, dass die Vortriebspressen nicht in der Schildmaschine sondern in der (Haupt)Pressstation oder in der ersten Zwischenpressstation angeordnet sind.

(Bild: Transport einer Schildmaschine) (Bild: Schildmaschine AVN 2000 [FI-Herreb]) (Bild: Schematische Darstellung des Rohrvortriebes)


Das Gestein wird an der Ortsbrust von Hand, mechanisch oder hydraulisch …

Die Schildmaschine hat beim Rohrvortrieb die Aufgaben [Scher77a]

  • die Mannschaft zu schützen,
  • den nötigen Hohlraum zu schaffen, damit der nachfolgende Rohrstrang mit minimalen Bodenverformungen bei geringst möglicher Mantelreibung eingepresst werden kann,
  • den Hohlraum solange zu sichern, bis die Vortriebsrohre endgültig alle Lasten und Kräfte aufnehmen,
  • die Ortsbrust gegen hereinbrechendes Locker-/Festgestein sowie Grundwasser zu sichern und
  • den …

2-teilige Schildmaschine

(Bild: Aufbau einer zweiteiligen Schildmaschine)

3-teilige Schildmaschine

(Bild: Aufbau einer dreiteiligen Schildmaschine)

(Bild: Übersicht der Schildmaschinentypen)

In Abhängigkeit der Abbaumethode an der Ortsbrust werden die Schildmaschinen unterteilt in:

  • Schildmaschinen mit teilflächigem Abbau (Teilschnittabbau) und

  • Schildmaschinen mit vollflächigem Abbau (Vollschnittabbau).

Ihre Kombinationsmöglichkeiten mit den unterschiedlichen Verfahren zur Stützung der Ortsbrust zeigt das Bild. Damit sind die technischen Vorraussetzungen vorhanden, Rohrvortriebe unter fast allen …

Definition:

Schilde ohne druckdichten Abschluss zwischen Ortsbrust und nachfolgendem Rohrstrang [Stein03].

Offene Schilde besitzen keinen druckdichten Abschluss zwischen Ortsbrust und nachfolgendem Rohrstrang. Sie zeichnen sich durch eine relativ gute Zugänglichkeit zur Ortsbrust und einfach zu handhabende Maschinentechnik aus.

(Bild: Handschilde - Gesamtansicht eines Handschildes (Außendurchmesser 2098 mm) [FI-Nishi]) (Bild: Offenes Schild) (Bild: …

Die Schildmaschinen mit teilflächigem Abbau sind charakterisiert durch einen offenen (SM-T1 oder SM-T2) oder geschlossenen Schild (SM-T3 oder SM-T4) und das partielle Lösen des an der Ortsbrust anstehenden Locker-/Festgesteins.

Schildmaschinen mit teilflächigem Abbau werden in Abhängigkeit der Abbaumethode unterteilt in:

  • Schildmaschinen mit teilflächigem Abbau von Hand (Handschild)

  • Schildmaschinen mit mechanisch teilflächigem Abbau

  • Schildmaschinen …


Geschlossene Schilde:
Schilde mit druckdichtem Abschluss zwischen Ortsbrust und Schildsschwanz in Form einer Druckwand (Trennschott) zum Aufbau eines künstlichen Stützdruckes an der Ortsbrust [Stein03].

(Bild: Möglichkeit der Ausbildung von Bohrköpfen bei Erddruckschilden - Erddruckschild mit achtarmigem Speichenschneidrad und umlaufender Felge (Außendurchmesser 3100 mm) [Breme])

Geschlossene Schilde werden in Abhängigkeit des verwendeten Stützmittels …

Schildmaschinen mit vollflächigem Abbau (SM-V) unterscheiden sich von denen mit Teilschnittabbau (SM-T) dadurch, dass sie in einem Arbeitsgang die gesamte Ortsbrust durch einen mit entsprechenden Abbauwerkzeugen ausgerüsteten, rotierenden Bohrkopf bearbeiten und lösen.

(Bild: Schildmaschinen mit vollflächigem Abbau (Vollschnittabbau) - Ortsbrust mit natürlicher Stützung SM-V1) (Bild: Schildmaschinen mit vollflächigem Abbau (Vollschnittabbau) - Ortsbrust …
Wichtig:

Abbaumaschinen kommen bei Schildmaschinen mit teilflächigem Abbau zum Einsatz.

Bedienung und Steuerung der Schildmaschine erfolgen direkt vor Ort durch einen Maschinenführer (Operator), der die Ortsbrust jederzeit einsehen kann.

(Bild: Schildmaschine mit fest installierter Schrämmaschine - Mit Längsschneidkopf) (Bild: Mit Rundschaftmeißeln bestückter Längsschneidkopf der Schrämmaschine) (Bild: Stützprinzipien bei offenen Schilden mit mechanisch …
(Bild: Dreiarmiges Felgenschneidrad mit Schälmessern (Standardbohrkopf) [FI-Rasa])

Beim Schneidrad handelt es sich um einen weitgehend offen gestalteten Bohrkopf, der nicht der mechanischen Ortsbruststützung dient. Seine Vorzüge liegen in der geringen Abdeckung und damit der guten Zugänglichkeit der Ortsbrust im Bedarfsfall.

Man unterscheidet das Speichenschneidrad und das Felgenschneidrad [Maidl98].

(Bild: Möglichkeit der Ausbildung von Bohrköpfen …
(Bild: Schürfscheibe mit Sticheln und Schälmessern (Standardbohrkopf) [FI-Rasa])

Schürfscheiben sind fast geschlossene, scheibenförmige Bohrköpfe oder Schneidräder mit verstellbaren oder festen Stützplatten mit Bodeneintrittsöffnungen, die der Größe des abzufordernden Maximalkorns angepasst sind.

(Bild: Offene Schildmaschinen mit Schürfscheibe und mechanischer Stützung der Ortsbrust - Variabel einstellbare Bodeneintrittsöffnungen (geöffneter Zustand) […

(Bild: Felsbohrkopf mit Disken- und Warzenmeißeln für harten Fels [FI-Rasa]) 

Felsbohrköpfe bestehen aus einer fast geschlossenen, plattenförmigen Grundkonstruktion mit in der Regel schlitzförmigen Eintrittsöffnungen (Räumerschlitzen) und sind eben mit abgerundeter Peripherie, schwach konisch oder fast konvex ausgebildet .

(Bild: Felsbohrkopf eines Schildes mit Flüssigkeitsstützung vom Typ AVN 1500 für Vortriebe im Festgestein - Ansicht)

Wichtig:

Mit zunehmender Festigkeit bzw. Härte des Gesteins und Rollgeschwindigkeit der Diskenmeißel erhöht sich die Temperatur und der Verschleiß der einzelnen Disken [Schad03].

(Bild: Auf den Diskenmeißel wirkende Kräfte - Einfacher Diskenmeißel in Anlehnung an [Schad03] [Bild: S&P GmbH]) (Bild: Auf den Diskenmeißel wirkende Kräfte ? Einfacher Diskenmeißel in Anlehnung an [Schad03] [Bild: S&P GmbH])

Auf den Diskenmeißel wirkende Kräfte - Einfacher …

Bei Zentrumsschneidern handelt es sich um in der Mitte des Bohrkopfes angeordnete Abbauwerkzeuge, die vorauseilend eine Bohrung herstellen, um den Druck im Zentrum der Ortsbrust zu entspannen und insbesondere in bindigen Böden, z.B. Tone und Schluffe mit leichten bis stark plastischen Eigenschaften, Verklebungen des Bohrkopfes entgegen zu wirken.