Bauverfahren
Bauverfahren
Bauverfahren
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V. F.
V. F.
Diese Lernkarten decken verschiedene Bauverfahren im universitären Kontext ab, mit Fokus auf Boden, Gebirge, Wand und Wasser. Sie behandeln Themen wie Herstellung, Sicherung und Kosten, sowie spezifische Techniken wie TBM und Ausbruch. Die Karteikarten sind besonders nützlich für Studierende und Fachleute im Bauwesen, die sich mit den Herausforderungen und Lösungen im Baugrund und bei der Bauausführung vertraut machen möchten.
Karten
213
Lernende
25
Sprache
Deutsch
Kategorie
Handwerk
Stufe
Universität
Erstellt / Aktualisiert
10.01.2017 / 03.01.2025
Anforderungen an die Baulüftung
- Frischluftversorgung
- Verdünnung bzw. Ableitung der Schadstoffe während Vortrieb und Ausbauarbeiten (Sprengschwaden, Dieselmotoremissionen, Staub, Erdgas)
- Ableitung von Wärme und Feuchtigkeit
- eventuellen Brandfall berücksichtigen
MAK-Wert / Kurzzeitgrenzwert
- MAK-Wert: höchstzulässige Durchschnittskonzentration eines gas-, dampf- oder staubförmigen Schadstoffs in der Luft, die bei Einwirkung während einer Arbeitszeit von 8 Stunden täglich und bis zu 42 Stunden pro Woche über längere Perioden die Gesundheit der am Arbeitsplatz Beschäftigten nicht gefährdet
- Kurzzeitgrenzwert KZG: Definition der zeitlichen Begrenzung, d.h. der Häufigkeit und der Dauer in Minuten pro Schicht, welcher Beschäftigte bestimmten Stoffen ausgesetzt sein dürfen
Lüftungssysteme
- blasende Lüftung (drückende Lüftung)
- Umluftsysteme
möglich, aber aus baubetrieblichen und wirtschaftlichen Gründen weniger angewandt:
- saugende Lüftung mit Zusatzlüftung vor Ort
- reversierbare Lüftung mit Zusatzlüftung vor Ort
- Sauglüftung mit Ventilator vor Ort
Blasende Lüftung - Einsatz und Funktionsweise
- Frischluft wird über Lutte vor Ort eingeblasen
- schadstoffhaltige Luft strömt im freien Profil zum Portal
Einsatz sinnvoll, wenn:
- Belegschaft vor Ort nach Sprengung Tunnel verlässt bis Schwade vorbeiströmt
- Staub beim mechanischen Vortrieb mit TSM und TBM vor Ort erfasst und mit geeigneten Entstaubungsanlagen ausgeschieden wird
- Erdgase aus Gebirge ausströmen
- Dieselmotor-Fahrzeuge eingesetzt werden
Umluftsysteme - Charakteristik
- für lange Tunnel anzustreben
- verlustfreie Luftführung
- grosse Luftmengen sind wirtschaftlich umwälzbar
- verschiedene Umluftsystem in Kombination mit Luttenlüftungen ausserhalb der eigentlichen Umluft sind möglich
- Voraussetzung: genügende Abdichtung der Querschläge und Schleusen
Rohrschirmgewölbe - Anwendungsbereiche
- stark zerklüfteter Fels
- Sandstein und Tongesteine mit geringer Standfestigkeit
- NICHT einsetzbar im rieselfähigen Lockergestein
- Minimierung der Setzungen und Schiefstellungen an der Geländeoberfläche
- geringstmögliche Beeinträchtigung an der Geländeoberfläche durch den Baubetrieb
Gefrierverfahren - Vor- und Nachteil
- Vorteil: nach Beendigung der temporären Bauhilfsmassnahmen gelangen keine fremden und permanenten Stoffe in den Boden und ins Grundwasser
- Nachteil: erheblicher baubetrieblicher Aufwand und entsprechend hohe Kosten
Ausbruchsicherung
- umfasst Vorkehrungen, die während oder nach dem Ausbruch zu treffen sind
- um Arbeitssicherheit zu gewährleisten
- und um Gesamtstabilität des Hohlraums zu gewährleisten
- die Ausbruchsicherung soll auf profilregulierte Flächen aufgebracht werden (Unterprofile soweit wie möglich entfernen)
Ankeranordung und deren Wirkung
- punktuell eingebaut: verhindert Ablösen von Gesteinsplatten und Bruchkörpern
- systematisch eingebaut: verhindert zusätzlich eine Auflockerung des freigelegten Gebirges
- gefügeorientierte Anordnung verstärkt Wirkung der Anker
- Wirkung der Anker kann durch spezielle Ankerkopfplatten oder durch unter dem Ankerkopf angeordnete Verteilbleche erhöht werden
ROMBOLD - Trockenspritzverfahren mit trockenen Zuschlägen - Vor- und Nachteile:
Vorteile:
- konstante Zusammensetzung des Trocken-Mischguts (Silolagerung)
- hohe Systemverfügbarkeit
- hohe Flexibilität bezüglich Förderleistung und -menge
- Zugabe von Beschleunigern an der Düse entfällt
Nachteile:
- hohe Gerätekosten
- aufwändige, kostenintensive Trocknung der Zuschläge
- hohe Energiekosten
- Entfeuchtung Druckluft ist zwingen, Schläuche sind auszublasen
- durchschnittlicher Rückprall ca. 30%
- manuelle Dosierung der Wasserzugabe an der Düse
Nassspritzverfahren mit Dichtstromförderung - Vor- und Nachteile
Vorteile:
- grosse theoretische Förderleistung bis 30 Kubikmeter pro Stunde
- durschnittlicher Rückprall 8 - 15%
- geringer Energiebedarf
- geringer Verschleiss des Beton-Fördersystems
- geringe Staubentwicklung an der Düse
- konstante Frischbetoneigenschaften
Nachteile:
- hoher Zementgehalt
- hoher Anteil an Zusatzmitteln
- geringe Flexibilität bezüglich der Spritzmenge
- erheblicher Materialverlust bei Unterbrechungen
- hoher Reinigungsaufwand
Erddruckschild
Flüssigkeitsschild / Hydroschild
Anforderungen an die Dichtigkeit - Dichtigkeitsklassen
- vollständig trocken - keine Feuchtestelen an den trockenseitigen Bauwerksoberflächen zugelassen
- trocken bis leicht feucht - einzelne Feuchtstellen zugelassen. Kein tropfendes Wasser an den trockenseitigen Bauwerksoberflächen zugelassen
- feucht - örtlich begrenzte Feuchstellen und einzelne Tropfstellen an den trockenseitigen Bauwerksoberflächen zugelassen
- feucht bis nass - Feucht- und Tropfstellen zugelassen
Aus- und Einfahröffnungen im Pressrohrvortrieb
ohne Grundwasser:
- Holzkeile, Holzwolle (Verhindern, dass Material in Schacht gelangt)
in grundwasserführenden Böden
- Grundwasserabsenkung
- Einfahr- bzw. Ausfahrbrille (Schutz vor Grundwassereinbrüchen, gegen Auswaschen von Feinanteilen, Abdichtung gegen eingepressten Bentonit)
- Bodenvereisung - keine bleibenden Hindernisse aber aufwendig
- Injektionsstabiliserung - Verpressen von Poren im Lockergestein, Verfüllen von Klüften im Fels
Randbedingungen für die Ausführung der Deckelbauweise
- grosser Termindruck
- innerstädtische Verhältnisse
- bestehende Bauwerke und Werkleitungen
- enge Platzverhältnisse
- Bahnbetrieb
Normpositionen-Katalog
- umfangreiche Sammlung von Leistungspositionen, die je eine spezifische Leistung auf der Baustelle beschreiben und zwar in Bezug auf Art, Qualität und Quantität
- bietet einheitliche und klare Struktur für die Erstellung des LV (Leistungsverzeichnis)
Vorkalkulation - Zusammensetzung des Angebotspreises
Direkte Kosten
Kosten, die einem Produkt direkt zugerechnet werden können:
- M - Material
- I - Inventar
- L - Lohn
- F - Fremdleistungen
Inventarkosten
Das Element Inventar umfasst
- Maschinen und Geräte,
- Betriebsmaterial und Maschinenwerkzeuge,
die zur Durchführung von Bauleistungen benötigt werden, aber nicht am Bau verbleiben
Arten von Baugrubenabschlüssen
Tastatur-Befehle:
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= vor-/rückwärts,
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Spundwand - Vor- und Nachteile
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Vorteile:
- Schneller Baufortschritt (abhängig von Bodenart und Spundbohlenlänge)
- Mehrfacher Einsatz der Spundbohlen möglich → kein im Boden verbleibendes Hindernis
- Fachweise bzw. staffelförmige Rammung möglich
- Weitgehende Dichtigkeit bei anstehendem Wasser
- Kein im Boden verbleibendes Hindernis
- Qualität (Festigkeit/Widerstand)
Nachteile:
- Grössere Hindernisse können nicht beseitigt oder durchschlagen werden
- Bohlen können aus dem Schloss springen (umfangreiche Verpress- oder Schweissarbeiten erforderlich)
- Lärmbelästigung durch Rammen oder Vibration
- Vibrationsbelastungen und -schäden an benachbarter Bebauung durch Rammarbeit
- Baugrubentiefe im Allgemeinen \(\leq\) 25m
- Setzungen
Spundwand und Findlinge - Lösungsansätze
Tastatur-Befehle:
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- Spundwand nachrammen
- Durchbohren der Findlinge mit progressiven Bohrschnecken
- Spundwand über Findling stehen lassen
- Injektionen um/unter Findling (Achtung: Bodeneigenschaften)
Baugrubenabschlüsse im Vergleich
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Rühlwände:
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Baugrubenverkleidung durch ausgefachte Stahlträger. Ausfachung mittels
- Holzbohlen
- Stahlplatten
- Stahlbetonfertigteile
- Spritzbeton
- abschnittsweise betonierte Ortbetonwand
Senkrechte Tragglieder:
- eingerammte oder einvibrierte Walzprofile (Doppel-T-Träger, Zwei verlaschte U-Träger)
- in vorgebohrte Löcher gestellte Walzprofile
Üblicher Abstand der Bohlträger: 2.0 bis 2.5 m
Rühlwand - Vor- und Nachteile
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Vorteile:
- gute Anpassung an Leitungen, Schächte, alte Bauteile oder andere Hindernisse etc.
- in fast allen Böden anwendbar
- Abweichungen von der Flucht problemlos möglich
- Nachträgliche Anpassungen der Verbauwand möglich
- Schmale Verbauwand, da Ausfachung normalerweise zwischen den Trägerflanschen eingebau
- Bauglieder können wiedergewonnen werden
Nachteile:
- Einsatz im Grundwasser ohne Grundwasserabsenkung nicht möglich, da nicht wasserdicht
- nichtbindige feinkörnige Böden (rieselfähig) können in die Baugrube laufen \(\rightarrow \) Setzungen um die Baugrube
Einbauverfahren für Spund- und Rühlwände - Vibrationsrammen
Tastatur-Befehle:
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- kantiges, steifes und festes bindiges Material unggeignet
- (steifer Löss und Lehm bedingt geeignet)
- Kiese und Sande in runder Kornform geeignet
- bindige Böden mit hohem Wassergehalt (breeig-weich-steif) geeignet
- Leichtere Träger und Spundbohlen
Einbauverfahren für Spund- und Rühlwände
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Rammverfahren:
- alle Bodenarten
- schwere Stahl- oder Stahlbeton-Fertigpfähle und schwere Spundbohlen
Einvibrieren:
- kantiges, steifes und festes bindiges Material ungeeignet
- Kiese und Sande in runder Kornform geeignet
- bindige Böden mit hohem Wassergehalt geeignet
- leichtere Träger und Spundbohlen
Einpressen:
- leicht bindige und locker gelagerte Böden
- Spundbohlen mit geringem Spitzenwiderstand
- fast lautlos und erschütterungsfrei
Abhängigkeit der Ausführung der Rammarbeiten
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Technische Eignung:
- Baugrundeigenschafzten
- Hindernisse über oder unter Terrain
- Zugänglichkeit des Terrains
- Spundwandbereiche im Wasser (See/Fluss)
- Lärm- und Vibrationsbeschränkungen
- Umfang/Menge der Arbeiten - verfügbare Bauzeit
Geometrische Eignung:
- Platzverhältnisse (innerstädtisch)
- Tiefe der Baugrube / Länge der Profile
Rammgeräte zum Einbringen der Spundwände
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Massnahmen gegen das Abweichen aus der Soll-Lage
- gutes Führen der Rammelemente (achskonform durch Bodenzange, vertikal durch Mäkler)
- Staffelrammung (seitliche Führung durch gerammte Spundbohlen)
- Ausgleich des Voreilmoments durch:
- exzentrischen Rammschlageintrag
- Aufbringen von Reibung durch Bodenzange
- Veränderung des Bohlenfusses / einseitig höherer Fusswiderstand
- Ausrichten der Bohlen durch Einleiten einer Horizontalzugkraft
- Zwangsführung am Mäkler
Verfahren zur Unterstützung des Rammvorgangs bei grossen Rammwiderständen
- Vorbohren (schwere Tone, Schiefer- und Sandsteinbänke, verfestigte Sandschichten)
- Spülen (Tone bis dicht gelagerte Sande)
- Lockerungssprenungen (Tonstein bis Felsbänke)
Geböschte Baugrube - Vor- und Nachteile
Vorteile:
- Einfache Herstellung (wenig Inventar)
- Bauzeit
Nachteile:
- grösster Platzbedarf
- grösserer Materialumschlag
- Grundwasserabsenkung erforderlich
- Böschungen vor Erosion schützen
- keine Auflast in Grabennähe
- Tiefe beschränkt
Vernagelte Böschung - Vor- und Nachteile
Vorteile:
- steile Böschung erosionsgeschützt
Nachteile:
- Bodennägel - Nachbarbebauung/Hindernisse
- Grundwasserabsenkung erforderlich
- Bauzeit
- Platzverhältnisse für Bohrgerät
Spundwand/Kanaldielen - Vor- und Nachteile
Vorteile:
- geringer Platzbedarf
- im Grundwasser einsetzbar
- Setzungen abh. von Steifigkeit sowie Höhe der Grundwasserabsenkung
- rückbaubar
Nachteile:
- Lärm und Erschütterungen beim Einrammen der Spundbohlen
- Abstützung durch Aussteifungen: Baubehinderungen
- Abstzützung durch Anker: Nachbarbebauung/Hindernisse
Herstellung einer Schlitzwand
- Aushub der Anfängerlamelle
- Einbau Bewehrungskörbe und Betonieren im Kontraktorverfahren
- Aushub der Läuferlamelle
- Einbau Bewehrungskörbe und Betonieren der Läuferlamelle im Kontraktorverfahren
- Fertige Lamellen
Pfähle - Bezeichnungen und Definitionen
Schlankes Bauelement zur Übertragung von Lasten und Kräften (Druck-, Zug- und Schubkräfte)
Einsatzbereiche von Pfahlgründungen
- setzungsempfindlicher Baugrund
- Hohe Vertikallasten
- unregelmässiger Schichtverlauf
- ungleichmässige Lasteinleitung
- Bauwerke im offenen Wasser
- Hohe Horizontallasten
Stahlrammpfähle - Vor- und Nachteile
Vorteile:
- Querschnitte flexibel
- hohe Materialfestigkeit und Elastizität
- beliebig und einfach verlängerbar
- Einbau durch Rammen oder Vibrieren
- unempfindlich beim Transport
Nachteile:
- hohe Materialkosten
- I-Profile können beim Rammen aus der Achse laufen bzw. sich verdrehen
- korrosionsgefährdet (nur für Bauhilfsmassnahmen)
- geringe Mantelreibung
- geringe Pfahlquerschnittsfläche (relativ geringe Tragfähigkeit)
Stahlbetonrammpfähle - Vor- und Nachteile
Vorteile:
- Herstellung in jeder erforderlichen Länge und Stärke
- Verkürzungen / Verlängerungen sind möglich
- widerstandsfähig, auch im Seewasser
- gute Verbindungsmöglichkeit mti Bauwerk
- hohe innere Tragfähigkeit und Betonqualität
- Qualitätskontrolle schon vor Einbau möglich
- sofort nach Einbau belastbar
Nachteile:
- schwer und unhandlich
- empfindlich gegen Biegung
- Gefahr von Rissen beim Aufnehmen und beim Einbau
- schweres Rammgerät erforderlich
- starke Erschütterungen und Lärmbelästigungen
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Lernkarten
Hochdruckinjektion muss auf folgende Bodenparameter eingestellt werden
- Druckfestigkeit, E-Modul
- Kohäsion, Scherfestigkeit
- Kornverteilung, Kornaufbau
- Permeabilität, Wassersättigungsgrad
Injektionsanwendungszwecke und -gebiete
- zur Füllung von Hohlräumen
- zur Verringerung der Durchlässigkeit
- zerklüftetes, nicht standfestes Gebirge und Lockergestein
- zur Erhöhung der Standfestigkeit durch Verkleben der Klüfte mit Injektionsmaterial
- zum Aufbrechen und Verdrängen des Gesteins
Sicherungsmittel im Tunnelbau im Festgestein
Spritzbeton - Vorteile
- Auftragen und Verdichten in einem Arbeitsgang
- Betonieren ohne Schalung auch über Kopf
- hoher Haftverbund mit dem Untergrund
- verschiedene Schichtstärken in einem Arbeitsgang
- beliebige Formgebung
- frühes Aufbringen auch in Teilbereichen
- biegeweich im Erhärtungsstadium
- steif im ausgehärteten Zustand
- kombinierbar mit Ankern, Bewehrung, Stahlbögen
konventionelles Trockenspritzverfahren - Vor- und Nachteile
Vorteile:
- geringe Gerätekosten
- hohe Flexibilität bezüglich Förderleistung und -mengen
- geringer Reinigungsaufwand
- kein Materialverlust bei längeren Spritzunterbrüchen
Nachteile:
- erheblicher Verschleiss der Dichtungen der Rotorspritzmaschinen
- relativ geringe Spritzleistung pro Düse
- hohe Energiekosten
- Staubbildung bei Umschlag
- durchschnittlicher Rückprall 20 - 30%
- manuelle Dosierung der Wasserzugabe an der Düse
Einsatzgebiete für Trocken- und Nassspritzverfahren
- Trockenspritzverfahren:
- kleinere Querschnitte
- häufige kürzere Arbeitsunterbrechungen
- lange Förderwege
- Nassspritzverfahren
- hohe Förderleistungen
- hohe Spritzbetonmengen
- Einsatz von Spritzmanipulatoren (Dichtstromverfahren)
Rückprall bei günstiger Einstellung (senkrechte Wand)
- Trockenspritzverfahren: 15 - 30%
- Nassspritzverfahren - Dichtstromförderung: < 10%
- Rückprall erhöht sich durch
- Verwendung von Bewehrungsnetzen, Bögen, Blechen etc.
- ungünstigen Spritzwinkel > oder < 90°
Ankersysteme
Stahlbogeneinbauten - Vor- und Nachteile
Vorteile:
- Vorfertigung
- sofortige Tragfähigkeit (hohe Normalkraft-Tragfähigkeit und hohe Biegesteifigkeit)
- hohe Duktilität
- flexible Anpassung des Ausbauwiderstandes (Bogenabstand)
- nachträgliche Erhöhung des Ausbauwiderstandes durch zusätzliche Bögen möglich
- Gleitverbindungen: kontrollierte Deformationen bei druckhaftem Gebirge ohne Beulen oder Knicken
Nachteile:
- schwere Profile
- schlecht handhabbar
- geringe Flexibilität bei Veränderungen des Ausbruchquerschnitts
- umfangreiche und aufwendige Anpassungen mit Spritzbeton bei Überprofil
- Bestell- und Lieferzeiten
Sichern mit Verzugsblechen
in mässig standfestem, nachbrüchigem Gebirge oder teilweise rolligem Baugrund sofortige flächenhafte Abstützung durch Verzugsbleche im Zusammenwirken mit Ausbaubögen
Ladegerätegruppen
- Radlader / Pneulader
- Seitenkipplader
- Fahrlader / Übersicht-Fahrlader
- Tunnel- oder Stollenbagger
- Universalladegeräte
Transportsysteme im Tunnelbau
- Förderbänder
- Gleisgebundener Transport
- Dumper, LKW, Fahrmischer, Traktoren
- Transport mittels Fahrlader bei kleinen Tunnellängen
Gründe für den Einsatz von Streckenbandanlagen
- sehr wirtschaftliche Methode zur Förderung von Ausbruchmaterial bei sehr langen Stollen und Tunnel
- geringe Staubentwicklung und niedriger Energieverbrauch während des Transports
- kontinuierliche hohe Förderleistung
- Trennung des Materialflusses im Querschnitt möglich
- geringer Bedienungs- und Wartungsaufwand
Arten von Streckenbändern
- stationäre Förderbänder: Fördereinheiten mit konstanter Länge, nicht verlängerbar
- fahrbare Förderbänder: Fördereinheiten mit konstanter Länge, nicht verlängerbar
- verlängerbare Streckenbänder mit Bandspeichern
- Rohrgurtförderer
Bandsysteme im Tunnelbau
- Streckenband mit Bandspeicher und mobiler Umlenkstation - Tunneltransport
- Schleppbänder zur variablen Übergabe oder zur variablen Beladung von Zügen im Nachläuferbereich von TBM
Abstützung der Streckenbänder
- Konsolabstützung mit Befestigung der Konsolen an der seitlichen Tunnelwand
- Bandbrücken, die meist im Nachläuferbereich oder ausserhalb des Tunnels zur Zwischendeponie verwendet werden
Charakteristika von Wellenkantensenkrechtförderbändern
- horizontaler Aufgabenbereich zur Übernahme des Fördermaterials, z.B. vom Streckenband
- Vertikalförderung von der Aufnahme bis zur Abwurfhöhe
- horizontaler Abwurfbereich
Streckenbänder / Stetigförderanlagen - Vor- und Nachteile
Vorteile:
- Verlängerung des Streckenbandes kann in den Vortriebsunterbrechungen des Wochenendes erfolgen
- räumliche Trennung des Materialflusses möglich
- geringe Anzahl von Arbeitskräften zur Bedienung und Wartung
- hohe kontinuierliche Förderleistung
- wartungsarm
- geräuscharm
Nachteile:
- hohe Investitionskosten
Gleisbetrieb - Vor- und Nachteile
Vorteile:
- energiegünstig in Bezug auf die Tonnenleistung pro Kilometer
- relativ hohe Förderleistung pro Zug / geeignet bei zyklischen Vortrieben
- geringere Personalintensität in Bezug auf die Tonnenleistung pro Kilometer
- geringere Abgasbelastung der Tunnelluft
- geringerer Verschleiss
Nachteile:
- unflexibel durch die Ortsgebundenheit des Schienenbetriebs
- geringes Steigvermögen
- mögliche Behinderung des Baubetriebs durch die Gleise
- Einbau / Unterhalt der Gleistrasse relativ teuer
- spezielle Übergabe- und Ladeeinrichtungen erforderlich
- Wagen müssen gebremst werden / Sicherheit
- Ver- / Entsorgung durch unterschiedliche Züge \(\rightarrow \) Intervalle
- langsam
Muldenkipper- bzw. Dumpertransporte - Vor- und Nachteile
Vorteile:
- geringere Investitionskosten
- auch ausserhalb des Tunnelbaus einsetzbar, damit bessere Gesamtnutzung
- vielseitiger nicht ortsgebunder Einsatz
- flexible, optimale Platzierung zur Minimuerung der Drehbewegung des Ladegeräts
- gutes Steigvermögen
- keine speziellen Lade- und Abladeeinrichtungen erforderlich
Nachteile:
- höherer Energie- und Arbeitsaufwand pro Ladetonne
- Abgasbelastung der Tunnelluft, damit stärkere Lüftung nötig
- höhere Anforderungen an Tunnelsohle (Belastung)
Arten von Tunnelbohr- und Schildmaschinen
Tunnelbohrmaschinen TBM
- Gripper-TBM (ohne Schild)
- Aufweitungs-TBM (ohne Schild)
- Einfachschild-TBM (mit Schild)
- Doppelschild-TBM (mit Schild)
Technische und wirtschaftliche Problemkreise beim TBM-Einsatz
- Abbaubarkeit des Gesteins
- Verspannbarkeit der TBM-Gripper
- Standfestigkeit und Verformung des Gebirges
Gripper-TBM
- Einsatz als Vollschnittmaschine im Felstunnelbau
- geeignet für alle Felsklassen, die eine Mindeststehzeit aufweisen (weitgehend standfest)
- Bohrkopf mit Bohrkopfmantel und Staubschild
- konventionelle Sicherung hinter dem Schildmantel mittels Bögen, Anker, Spritzbeton
- Schutterung mittels Schöpfeinrichtung, Leitblechen und Förderband in der Mitte des Bohrkopfes
Einteilung der Gripper-TBM hinsichtlich des Verspannsystems
in Längsrichtung:
- eine Verspannebene
- zwei Verspannebenen
in Querrichtung:
- Horizontalverspannung
- Kreuzverspannung
Nachläufersystem (= Multifunktionsbrücke) einer Gripper-TBM
Logistische Einheiten:
- Träger der Felssicherungsinstallationen
- Träger der elektrischen und hydraulischen Installationen
- Steuerungs- und Kontrollkabine
- Träger der Materialübergabe und Speicher von Ausbruchmaterial
- Träger der Enstaubung und Ventilation
Funktionale Bereiche - Separation der Materialflüsse, Lager- und Arbeitsbereiche in:
- Vortriebsbereich TBM und primäre Felssicherung
- Infrastruktur- und Sicherungsinstallationsbereiche
- Sekundärer Felssicherungsbereich
- Abdichtungszone
- Sohleinbaustelle
- Materialübergabe
Einfachschild-TBM
- in nachbrüchigem bis gebrächem Gebirge bei vielen erwarteten Stützmassnahmen direkt hinter dem Bohrkopf
- Vorteil einer Schild-TBM: geschlossener Ausbau im Schildmantel, ohne mit dem Gebirge in Kontakt zu kommen
- Innenausbau mit vorgefertigten Tübbingen
- Ringspaltverpressung mit Mörtel und Sand
Nachläufersystem einer Schild-TBM
Schutterung - TBM
- erfolgt mittels eines Förderbands, das im Bohrkopf über eine Zwangsbeschickung beladen wird
- Material wird im Übergangsbereich zwischen TBM und Nachläufer auf das Nachläuferband übergeben
- Übergabe an den gleisgebundenen Transport wie auch an den Dumpertransport direkt über ein Bandbeladegerät oder über einen Zwischenspeicher (Bunker)
TBM - Vor- und Nachteile
- wirtschaftlich bei langem Tunnel (Richtwert ca. 3000m)
- kürzere Bauzeiten gegenüber Spreng- und TSM-Vortrieb
- Sicherheit
- Arbeitsplatzbelastung
- statisch günstiges Kreisprofil
- kaum Mehrausbruch und -beton durch Überprofil
- gebirgsschonender Abbau, geringe Erschütterungen
Nachteile:
- kreisförmige Querschnitte sind ca. 20 - 25% grösser als hufeisenförmige (Mehrausbruch). Zudem wird mehr Auskleidungsbeton für die Schale benötigt
- Störzonen sind bei Gripper-TBMs problematisch, da kein Schutz der Maschine gegen hereinbrechendes Material
- Bestell-/Montagezeit
- Platzverhältnisse Installationsplatz
- Bei Maschinen mit kleinen Durchmessern (3 - 4m) ist der Einbau von Ankern nur begrenzt möglich
- starke Wasserzutritte können zum Verschlammen der Maschine führen \(\Rightarrow\) Betriebsstörungen
- Variationen des Ausbruchquerschnitts sowie Aufweitungen sind nur nachträglich möglich
- sehr hohe Investitionskosten
- bei hochfesten, abrasiven Gesteinen entstehen hohe Werkzeugverschleisskosten sowie Enstaubungskosten (Quarz)
Schildmaschinen mit Teilschnitteinrichtung – SM-T
- Schrämkopf oder Baggereinrichtung mit Teleskoparm und evtl. Hydraulikhammer
- Am Umfang angeordnete hydraulische Vorschubpressen
- Einbau von Tübbingen im Schutz des Schildschwanzes
- Ladevorrichtung
- Förder- oder Kratzband (nichtbindige Böden)
- Förderschnecken (feuchte schluffige und tonhaltige Böden)
Evtl. Einbau von Bühnen
Vollschnitt-Vortriebsmaschinen – SM-V – Erddruckschilde
- In nicht standfesten Böden eingesetzt
- Für bindige Böden geeignet
- Nichtbindige Böden nur mit Konditionierung
- Sützmedium: Schneidrad und gelöster Boden (kein sekundäres Stützmedium nötig)
- Bedingungen für Boden als Stützmedium:
- Breiig bis weiche Konsistenz
- Geringe Wasserdurchlässigkeit
- Evtl. Homogenisierung des Bodens mit Konditionierungsmitteln
Vollschnitt-Vortriebsmaschinen – SM-V – Flüssigkeitsschilde
- Bei setzungsarmen Vortrieben
- Fast alle Lockerböden – besonders sandig-mittel-kiesige Böden
- Stützmedium: sekundär, von aussen zugeführt; unter Druck stehende Suspension aus Wasser und Bentonit oder Ton
- Einsatz ideal im innerstädtischen Bereich mit geringer Überdeckung
Flüssigkeitsschilde – Herausforderungen
- Verstopfen der Förderleitungen / Pumpen
- Anreicherung der Stützsuspension mit Abbaumaterial erfordert Separationsanlage
- Separierung und Deponierung
- Platzbedarf für Speicherbehälter, Separationsanlage, Bentonitaufbereitung
- Hoher Energiebedarf
- Umweltbelastung
Nachläufersysteme beim Schildvortrieb
- Nachläufer
- Ohne Sohlausbau
- Mit Sohlausbau
- Bestehen aus einzelnen Portalwagen (Transport- und Montageeinheit)
- Tübbinge werden direkt befahren mit Gummibereifung oder auf Gleis-Konsolkonstruktionen
- Systemwahl abhängig von Förderart
Zweck und Infrastruktur des Nachläufers beim Schildvortrieb
- Leistungsversorgung der Vortriebsmaschine und der Nebenaggregate
- Trafos, E-Motoren, Hydraulik-Pumpen, Hydraulik-Öltanks
- Notstromaggregat
- Tübbingzufuhr
- Magazin und Werkstattcontainer
- Verpressmörtel- und Bentonitsuspensionsversorgung
- Frischluftlutte und Luttenspeicher
Infrastruktur der Entsorgung:
- Förderpumpe und Leitungen zum Abtransport des Erdstoff-Flüssigkeitsgemischs
- Versorgungsleitungstrommeln zum Verlängern von Elektro-, Wasser und Druckluftleitungen
- Teleskoprohre zum kontinuierlichen Vorfahren während des Vortriebs und zur abschnittsweisen Verlängerung der Förder- und Rücklaufleitung
Infrastruktur der Steuerung
- Steuerkabine
- IT-Kontrolleinrichtungen und Steuerungskreisläufe
Schildschwanzdichtung
- Abdichten des sich vorwärts bewegenden Schildes gegen die relativ steife Tübbingauskleidung
- Schutz gegen hineindrückendes Grundwasser, Boden und Verpressmörtel
Vorschub- und Steuerpressen – Aufgaben
- Geplante Kurven (Richrtung) fahren
- Richtungskorrekturen durchführen
- Notwendigen Anpressdruck für die Abbauwerkzeuge erzeugen
- Notwendige Stützdruckkräfte für die Ortsbruststützung aufbauen
- Neu eingebaute Tübbinge in Position halten
Pressvortrieb – Einsatzmöglichkeiten
- Anwendung in fast allen Lockergesteinen mit oder ohne Grundwasser möglich
- Besonders geeignet sind sandige, kiesige, bindige (tonige) Böden
- Böden mit Findlingen erschweren den Vortrieb
- Hohe Reibungskräfte im Fels, auch mit Bentonit oder Gleitschlämme schwierig reduzierbar
- Grosse Setzungen in Fliessanden und Mooren, schwierige Steuerung; diese Bereiche durch Injektionen stabilisieren
Pressvortrieb – Zwischenpressstation erforderlich, wenn
Vorpresswiderstand übersteigt
- Rohrdruckfestigkeit
- Widerlagerwiderstand
- Presskraft der Hauptpressen
