Tunnelschildtechnik

Tunnelschild, Maschine zum Fahren von Tunneln in weichem Boden, insbesondere unter Flüssen oder in wasserführenden Schichten. Das Problem des Tunnelns unter einem Fluss hatte sich jahrhundertelang der technischen Vorstellungskraft widersetzt, da es schwierig war, zu verhindern, dass Schlamm und Wasser in den Tunnel eindringen und dort zusammenbrechen. Im Jahr 1818 beobachtete Marc Isambard Brunel, ein französischer Emigranten-Marineoffizier in England, die Aktion eines winzigen Seebohrers, des Schiffswurms, dessen Schalenplatten es ihm ermöglichten, Holz zu durchbohren und das Sägemehl dahinter herauszuschieben. Brunel baute ein riesiges Eisengehäuse oder einen Schild, das mit Hilfe von Spindelhubgetrieben durch weichen Boden nach vorne gedrückt werden konnte, während Bergleute durch Verschlussöffnungen im Gesicht gruben.

Tunnel und unterirdische Ausgrabungen: Schildtunnel

Das Risiko eines Bodenverlusts kann auch durch die Verwendung eines Schildes mit einzelnen Taschen verringert werden, aus denen die Arbeiter vor ihnen abbauen können. diese können schnell

Brunels Schild mit rechteckigem Grundriss wurde 1825–42 erfolgreich für den Antrieb des weltweit ersten Unterwassertunnels unter der Themse in London eingesetzt. 1865 patentierte Peter Barlow aus London einen viel einfacheren Schild mit kreisförmigem Querschnitt und einem Durchmesser von 8 m (2,5 m), mit dem James Henry Greathead in weniger als einem Jahr einen Tunnel mit kleiner Bohrung unter der Themse zu geringen Kosten fuhr. Gleichzeitig entwarf Alfred Ely Beach aus New York City einen ebenfalls kreisförmigen Schild, mit dem er eine kurze experimentelle U-Bahn unter dem Broadway fuhr. In den 1880er Jahren setzte Greathead erfolgreich Druckluft hinter seinem Schild in einem Londoner U-Bahn-Tunnel ein, um Überschwemmungen während der Installation der Auskleidung zu verhindern. Die Kombination von Schild und Druckluft ermöglichte das Tunneln unter den größten Flüssen.

Moderne Tunnelschilde entsprechen im Wesentlichen dem Greathead-Design. Das heißt, leistungsstarke Stahlzylinder, die von Hydraulikwinden nach vorne geschoben werden. Ein Diaphragma oder Vorhang an der Vorderseite hat eine Tür, die geöffnet werden kann, damit Männer vor dem Schild arbeiten können, oder sie kann geschlossen werden, wenn der Schild durch sehr weichen Boden geschoben wird. Vor der Membran wird der Zylinder durch eine kreisförmige Schneide verlängert, die oben weiter vorsteht und eine Schutzhaube für diejenigen bildet, die vor dem Schild arbeiten. Hinter der Membran bildet ein Aufrichtarm, ein Zusatz des Schildes, die Tunnelauskleidung, indem nacheinander Segmente von Stahlringen angebracht werden. Der Stahl wird später mit Mauerwerk bedeckt. Hydraulikzylinder zum Vorschieben des Schildes sind gegen das Ende der fertigen Auskleidung abgestützt.