Bauverfahren Prüfung FS2021

Es handelt sich um ein Bodenverdrängungsverfahren!

• Sanierung durch Aufbrechung und Verdrängung alter Leitung 
• Leitungen < DN65, bis 100m, gerader Strang 
• Grauguss, Faserzement, Steinzeug, PVC 
• Achtung Hebungen! 

• Vortrieb eines offenen Rohres duch Einrammen, beschränkt steuerbar 
• Bodenförderung kontinuierlich oder in Intervallen (z.B. Spülen) 
• Stahlrohre <DN1200, bis 80m 
• Geringer Installationsaufwand 
• visuelle Beurteilung möglich 
• Achtung! 
  • Genauigkeit von Baugrund abhängig, Hindernisse!! 
  • Emissionen (Vibration und Lärm) kritisch in der Nacht
  • Korrosionsschutz / Erdung v.a. im Bahnbereich zu beachten 

Pressbohrvortrieb: Vortrieb mit Stahlrohren unter kontinuierlichem mechanischem Bodenabbau mittels Bohrkopf und gleichzeitiger Schneckenförderung des Abraums 

Man unterscheidet zwischen: 

• Pilotverfahren gesteuert
  • Vortrieb mit gleichzeitigem Abbau und kontinuierlicher Förderung 
  • Gute Lagegenauigkeit 
  • Indirekter Baugrundaufschluss, ev. Anpassung Linienführung 
• Pressbohrverfahren ungesteuert
  • Achtung Steine, Blöcke, Hindernisse!! 
  • Nach Einbau Produktrohr wird Verrohrung gezogen

Vortrieb von Rohrelementen unter kontinuirlichem, mechanischem Bodenabbau mittels Bohrkopf sowie gleichzeitiger Flüssigförderung des Abraums 

Def: Mehrstufige hydromechanische Bohrung bestehend aus Pilot- und Aufweitbohrung mit nachträglichem Einzug eines Medienrohres, Fördrung des Abraums mittels Bohrspühlung. 

Grenzen: 

• Probleme bei kompaktem Ton, durchlässigem Kies, Fels, ... 
• Achtung Höhenunterschied Start-Ziel 

Verfahren: 

• Gesteuerte Pilotbohrung mit Aufweitung durch Räumer/ Spülmittel und Einzug der Leitung bei hoher Genauigkeit 
• <70", <3000m, Bohrgestänge und Produktrohr definieren Radien und Tiefe, Rohrschutz (HDPE, Stahl, ....!!)
• Seperation, Installation und Flächen 

Def: Vortrieb von Rohrelementen mit Bodenabbau von Hand oder maschinenunterstützt, im Schutz eines Schildes mit mechanischer Abraumförderung 

Verfahren: 

• bemannte Schildmaschine, kontinuierlicher Abbau und Abförderung aus Startgrube mit nachschieben der Rohre 
• Vortrieb über Hauptpressen <200m mit Zwischenpressstationenen bis 2500 m 
• Dmin > 1000mm, normal bis Durchmesser 2.5m, Sondertransporte bis 3.5 m 
• Alle Geologien, mit/Ohne Grundwasser 
• Beton/Stahl/GFK/GFZ-Rohre 

Grenzen 

• weiche Böden, hohe Reibungskräfte (Fels)

Startbaugrube als Ausgangspunkt: 

• Installationen der Hauptpressstation inkl. Startlafette und Widerlager 
• Positionierung der Vortriebsmaschine 
• Installation des ortsfesten Teils- des Mess- und Steuersystems 
• Einbau der Vortriebsrohre mit Hebegerät (Portal/ Bockkran o.ä.) 
• Abförderung des an der Ortsbrust gelösten Materials 

Vortriebsende in der Zielbaugrube: 

• Ausbau der Maschine (Schild) 
• Ausbau des Schachtes zu Revisions- und Einstiegsschacht 

Holzkeile, Holzwolle (Verhindern das Material in Schacht gelangt) 

• Grundwasserabsenkung 
• Eunfahr- bzw Ausfahrbrille (Doppelte Lippendichtung, Rohrbremse): 
  • Schutz vor Grundwassereinbrüchen 
  • Schutz gegen das Auswaschen von Feinanteilen 
  • Abdichtung gegen eingepressten Bentonit (Ringspalt) 
• Bodenvereisung: 
  • Vorteile 
    • keine bleibenden Hindernisse im Boden, keine chemischen Beeinträchtigungen im GW 
  • Nachteile 
    • Aufwendig( Bohren, Lanzen versetzen, Installation), Zeitverhältnisse bei grosser GW Strömung, teuer Kälteanlage 
• Injektionsstabilisierung: 
  • Verpressen von Poren im Lockergestein (Boden muss injizierbar sein) 
  • Verfüllen von Klüften im Fels 
  • Es bleibt immer ein Fremdkörper oder Dichtungsmittel im Boden zurück ! 
• Nass ausfahren (Topfkonstruktion) 

Zweck: 

Um unzulässige Belastungen der Rohre zu vermeiden sind die Vortriebskräfte zu begrenzen und/oder Zwischenpressstationen anzuordnen inkl. Vor- und Nachlaufrohr vorzusehen. Die Anforderungen an die Rohrelemente gelten analog auch für Zwischenpressstationen 

Vortrieb: Gem. Sia 195:2019 Unterscheidung der Vortriebsverfahren bezüglich Ortsbruststützung: 

• Natürliche Stützung (natürlicher Böschungswinkel) 
• Mechanische Stützung 
  • offener Schildvortrieb durch Brustverbauplatten 
  • offener Schildvortrieb durch Stützung mittels Zwischenbühnen 
• Flüssigkeitsschützung 
• Erddruckstützung 
• Druckluftstützung 

Teilschnittmaschine: 

Offener Schild mit Teleskopbagger 

1. Tunnel: 

• Untertagbauwerk mit grosser Länge und einer Höchstneigung von 20% (i.d.R Ausbruchsquerschnitt > 25 m2)

1. Stollen 
   1. UNtertagbauwer wie Tunnel , jedoch in der Regel mit kleinerem QS 
2. Kavernen 
   1. Untertagbauwerk mit grossem Querschnitt und relativ geringer Länge 
3. Schacht, Schrägschacht 
   1. Untertagbauwerk mit einer Neigung über 20% (zur Überwindung von Höhenunterschieden) 

Das Gefährdungspotenzial ist abhängig von 2 Faktoren: 

1. Schadensausmass 
2. Eintretenswahrscheinlichkeit 

Dies muss bei der Auswahl der Ausbruchs- und sicherungsmethode berücksichtigt werden. 

Ausbruchsicherung: 

• sofortige Massnahme zur Wahrung der Arbeitssicherheit und der Standsicherheit sowie der Beschränkung der Verformung des Gebirges im Bereich des ausgebrochenen Hohlraums 
• Sicherungsklasse: 
  • Klassierung der Ausbruchsicherung nach Art, Menge und Einauort der Massnahmen 
• Sicherungstyp 
  • Vorbestimmte Massnahmen für die Ausbruchsicherung (Vorschlag für die Ausführung) für verschieden Gebirgsverhältnisse und Bemessungssituationen 

Ausbaumassnahmen: 

• Sekundäre Massnahmen zur Wahrung der Standsicherheit und der Beschränkung der Verformung des ausgebrochenen Hohlraums in der Bau- und Nutzungsphase
• umfassen Ausbruchsicherungen und Verkleidung 

Einwirkungen auf Ausbruchsicherung und Ausbau: 

• Auflockerungsdruck 
• echter Gebirgsdruck 
• Quelldruck 
• hydrostatischer und hydrodynamischer Druck 

Def: Kontaktspannung zwischen Gebirge und Ausbau, welche sich aus der Eigenlast von Bruch- und Kluftkörpern ergibt 

Entstehung des Auflockerungsdruck 

• Bildung von Gleitlinien im Lockergestein nach dem Ausbruch des Hohlraums 
• Ausbreitung von Bruchflächen im Fels durch Klüfte und Schichtfugen 
• Entstehung ganzer Bruchkörper 
• ==>> Entwickelt sich sofort mit dem Ausbruch 

Def: Kontaktspannung zwischen Gebirge und Ausbau infolge zeitabhängiger Spannungsumlagerungern durch plastische Verformungen im Gebirge 

Entstehung des echten Gebirgsdruckes bei grossem Überlagerungsdruck 

Echter Gebirgsdruck bemerkbar durch Verengung des ausgebrochenen Hohlraumes 

• entwickelt sich meist langsam 
• solange bis Gleichgewicht- Gebirgsdruck/Verformung und Ausbauwiderstand 

Definition: Kontaktspannung zwischen Gebirge und Ausbau, welche in quellfähigem Gestein durch Behinderung der Volumenausdehnung entsteht 

Entstehung durch Wasseraufnahme von: 

• tonhaltigem Gestein (physikalischer Vorgang) 
• anhydrithaltigem Gestein (chemischer Vorgang) 

geht meist mit einer Sohlhebung einher 

• ausgeprägte zeitliche Entwicklung über Wochen/ Monate und Jahre 
• Anhydritquellen ist bautechnisch viel kritischer als Tonquellen!

Definition: 

Einteiliung des Gebirges in verschiedene Klassen als Grundlage für die ausschreibung, Kalkulation und die Abbrechnung der Ausbruchs- und der Sicherungsarbeiten 

Zweck der Klassifizierung: 

• vor der Bauausführung zur Planung der Vortriebsklassen (Prognose) und zur leistungsgerechten Preisbildung für den Vortrieb 
• während der Ausführung zur gebirgsgerechten Auswahl der Ausbruchart und der Sicherungsmassnahmen vor Ort 
• nach der Ausführung als Abbrechungsgrundlage sowie zur Vergleichbarkeit für nachfolgende Tunnelprojekte 

1. Das Gebirgsverhalten nach dem Ausbruch beschreibt mittels Gefährdungsbildern, wie das Gebirge auf den Ausbruch reagiert
2. Die Stehzeit des Gebirges nach dem Ausbruch des Hohlraumes beschreibt, wann das Gebirge in Bezug auf Nachbruch reagiert 
3. Die Einordnung des Gebirges nach erforderlicher Ausbruchsischerung und Ausbaumassnahmen beschreibt, was an Sicherung und Ausbau erforderlich ist. 

• Gefährdungsbilder 
• Gebirgsfestigkeit 
• Schichtung und Klüftung 
• Wasser und Gas 
• freie Stützweite im Quer- und Längsschnitt 
• Grösse und Richtung des primären Gebirgsdruck 
• zeitliches Verhalten des Gebirges
• Form des Querschnitts
• Vortriebs- und Anisotropie Richtung 
• Überlagerungshöhe 

Für den Tunnelbau werden folgende Ausbruchsarten unterschieden: 

• Vollausbruch 
• Kalottenausbruch und nachträglicher Ausbruch von Stosse und Sohle 
• unterteilter Kalottenausbruch und nachträglicher Aushub von Stosse und Sohle 
• unterteilter Kalottenausbruch und nachträglicher Ausbruch von Stosse und Sohle 
• Paramentstollen und nachträglicher Ausbruch Kalotte, Bern und Sohle 
• weiter vom Bauherrn objektspezifische definierte Teilausbruchverfahren 

Maschinenunterstützer Vortrieb im Lockergestein MUL 

IM Untertagbau unterscheidet man: 

• Vortrieb ohn oder mitlaufender Stützvorrichtung (Messerschild) 
• Vortrieb ohne oder mit nur sporadischen Bauhilfsmassnahmen 
• Vortrieb mit systematischen Bauhilfsmassnahmen 

Abbau des Gebirges mittels:  

• Abbauhammer 
• Baggerlöffel 
• Reisszahn 
• TSM/Schrämmkopf 
• unterstützend evtl. Lockerungssprengungen 

Unter Umständen müssen zur Stabilisierung der Ortsbrust besondere Massnahmen ergriffen werden: 

• Brustkeil oder abgestufte Ortsbrust 
• Brustplatten/ Brustverbau 
• Anker 
• Brustpfähle 
• Spritzbeton 
• Bewehrungsnetze 
• Injektionen 
• Drainagen 

Einsatzgebiet: 

• Lösen und Reissen des Lockergesteines sowie stark zerscherten und verwittertem Fels 
• Putzen der Laibung, Ortsbrust und Paramente beim Kalotten- und Vollquerschnittvortrieb 
• Hydraulikbagger mit Felslöffel (mit starken Reisszähnen) 
• Baggerlöffel um Längsachse hydraulisch drehbar, um profilgenau ausbrechen zu können 
• Umrüstung auf Schrämmkopf bei verbackenem Lockergesteineinlagerungen möglich 

Abbau des Gebirges mittels: 

• Abbauhammer 
• Reisszahn
• TSM; Schrämmkopf 
• unterstützend evtl. Lockersprengung 

• Abbau der Ortsbrust (Lösen des Material) mittels Schrämmkopf 
• Aufnehmen des gelösten Materials mittels Ladeeinrichtung 
• Fördern des aufgenommenen Materials mittels Stetigförderung zur direkten Beladung von Transportfahrzeugen oder sekundären stetigförderanlagen