Tunnelbau

Tunnelbau DHBW Mosbach

Tunnelbau DHBW Mosbach


Fichier Détails

Cartes-fiches 86
Langue Deutsch
Catégorie Technique
Niveau Université
Crée / Actualisé 25.11.2024 / 06.12.2024
Lien de web
https://card2brain.ch/box/20241125_tunnelbau
Intégrer
<iframe src="https://card2brain.ch/box/20241125_tunnelbau/embed" width="780" height="150" scrolling="no" frameborder="0"></iframe>

Schirmgewölbesicherung 

  • Vorauseilende Sicherungsmaßnahme, die nötig wird, wenn Stehzeit des Baugrunds geringer als Einbauzeit der Tunnelsicherung

Wirkungsweise Schirmgewölbesicherung

  •  
  • Ausbaubogen und Baugrund vor Ortsbrust bilden Auflager, somit 
  • Stabilisierung der freiliegenden Laibung und 
  • Abschirmung des Drucks auf die Ortsbrust

Schirmgewölbesicherung Herstellung mittels Bohren 

 

  • Mit Bohrjumbos (alles in einem Gerät, max 2-3m am Stück bohren) oder
  • Spezialgeräte (sehr genau, bis 15m bohrbar, Platzbedarf und Gerätewechsel nötig) 
  1. Bohren des Rohrschrims 
  2. Injektion mittels Packer vom Rohrinneren aus (Verpressung der Bohrung)

Schirmgewölbesicherung - Vorpfändung 

  •  in kohäsionslosen, feinkörnigen bis Kiesigen Baugrund (geschlossene Sicherung der Ausbruchslaibung) -> Spunddielen, die ohne Abstand mittels Bohrhämmer eingebracht werden

Schirmgewölbesicherung - Spießschirme 

  • analog der Einbringung von Ankern eingebracht
  • Weniger zeitaufwändig als Rohrschirm 
  • Geringere Steifigkeit als Rohrschirm 

Injektionen 

  • Verbesserung der Dichtigkeit und Festigkeit des Baugrunds 
  • Verschiedene Stoffe mittels Injektionsrohren mit Injektionsventilen in Boden injiziert -> zuvor Bohrung mittels Bohrgeräten 
  • Gebräuchliche Injektionsmittel bspw: Zementsuspension, Zement-Steinmehlsuspension, Kunstharz, PU 

Anwendung Injektionen 

 

  • Abdichtung von Rissen, gegen Wasser/Gas, der Baugrube/Sohle
  • Abdichtung von Ankerköpfen, Verfüllen von Hohlräumen

Ablauf vertikales Jettingverfahren (Hochdruckinjektion) 

  1. Beginn des Bohrens
  2. Ende des Bohrens 
  3. Beginn d. Jettings 
  4. Rotation und Rückzug des Gestänges
  5. Fertigstellung d. Jettingsäule

Ortsbrustanker 

  • Erhöhung der Standsicherheit der Ortsbrust
  • Systeme analog herkömmlicher Anker
  • Müssen beim späteren Vortrieb wieder abgebrochen werden (Alternative: GFK, zerspanbar)
  • Ortsbrustsicherung erst ab 5cm Spritzbetonstärke!

Stauchelemente 

  • Lassen bei druckhaftem Gebirge Verformungen zu -> Reduktion Belastung auf Tunnel
  • Einbau in Aussparungen der Bewehrung, Abdeckung vor Spritzbetoneinbau nötig

Arten der Gebirgsklassen 

  1. standfest 
  2. nachbrüchig 
  3. gebräch 
  4. druckhaft 
  5. stark druckhaft 
  6. rollig 
  7. schwimmend 

Tunnelabdichtung 

  • Abdichtung mittels Kunststoffdichtungsbahn (KDB)
  • Wasserundurchlässiger Betonkonstruktion (WUB-KO)

Kunststoffdichtungsbahn 

  • Bildet zusammen mit Fugenbändern an Blockfugen eine geschlossene Dichtebene
  • Spezielle Anforderungen an Abdichtungsträger
  • Baugrund
  • Spritzbetonschale und Inhaltsstoffe des Betons
  • Festigkeits- Formbeständigkeit
  • Dränierung Wasserzutritte

Herstellungsablauf Kunststoffdichtungsbahn

  1. Vorbereitung des Untergrunds
  2. Verschweißen der Dichtungsbahn
  3. Befestigungsanker verschweißbar
  4. Dichtheitsprüfung
  • Fugenabdichtung an vertikalen Bewegungsfugen in Betondecke -> Fugenband, evtl. Injektionsmöglichkeit

Herstellung Innenschale 3 Arbeitsgänge 

  • Bewehrungswagen -> Bewegung muss selbsttragend ausgebildet werden damit der Bewehrungs- und der nachfolgende Schalwagen verschoben werden kann 
  • Schalwagensystem 
  • Meist Stahlblech als Schalung 
  • Gelenk um Bereiche einzuklappen für Ausschalen und Transport im Tunnel 
  • Einfüllen & Kontrolle des Füllstands des Betons über Betonierfenster o. -stutzen 
  • Verdichten des Betons mit Außenrüttler an der Schalung 
  • Beton wird über verschließbare Betonierfenster/-stutzen eingebracht (verteilt über Umfang angeordnet) 
  • Nachbehandlungswagen -> stellt Betonqualität sicher (keine Risse) 

Herstellung Innenschale 

  • Herstellung in Blöcken (zw. 5 & 20m Länge) 
  • Chemischer Angriff zu berücksichtigen durch spätere Abgase & Streusalz 

Full-round Schalung 

  • mit Schreitwerk -> Innenschale wird in einem Betonierabschnitt hergestellt -> dadurch keine Arbeitsfugen & keine Bewehrungsanschlüsse für Arbeistfugen erforderlich 

Aufbau Vortriebsmaschine

Arbeitsweise Tunnelbohrmaschine ohne Schild 

  1. Maschine verspannt, Abstützeinrichtung eingefahren, Bohrbeginn 
  2. Hut abgebort, Bohrende
  3. Abstützeinrichtung ausgefahren, Verspannung eingefahren 
  4. Ausrichten der Maschine durch hintere Abstützung, Maschine entspannt 
  5. Maschine verspannt, Abstützeinrichtung eingefahren, neuer Bohrbeginn

Erddruckschild 

  • Stützwirkung durch abgebauten Erdbrei hinter dem Schneidrad
  • Stützdruck muss so hoch sein wie Erddruck + Wasserdruck auf der Ortsbrust
  • Tonige Bestandteile im Boden direkt als                                                                           Stützmedium einsetzbar -> sonst. Aufbereitung zur Erreichung der Breikonsistenz

Funktionweise druckhaltende Schnecke 

  • Druckabbau über Länge Förderschnecke
  • Steuerung  Drucks in Abbaukammer mithilfe Vortriebspressen und Fördermenge Förderschnecke (deutliche Schwankungen des Drucks an der Ortsbrust) 
  • Regelung der Fördermenge der Förderschnecke über deren Drehzahl 
  • Überwachung des Drucks in Abbaukammer mit Messeinrichtungen 
  • Erforderlicher Druck wird vorab für gesamte Vortriebslänge entsprechend voraussichtlichem Erd- und Wasserdruck ermittelt 

Konditionierung 

  • Erfolgt vor dem Schneidrad um Verkleben des Schneidrades zu verhindern 
  • Boden darf nicht zu flüssig sein -> sonst Zusatzmaßnahmen für weiteren Transport und Deponierung erforderlich 
  • Wirkung Schaumkonditionierung -> Luftblasen im Korngerüst -> geringere Dichte des Erdbreis und so reduzierte Kornr

Modi Erddruckschild 

  1. geschlossener Modi:Abbaukammer komplett mit Erde gefüllt 
  2. Druckluftmodus: Betrieb mit Teilabsenkung: oberer Bereich der Abbaukammer mit Druckluft gefüllt 
  3. offner Modus: Kein messbarer & aktiv kontrollierbarer Stützdruck Durch schließen des Abwurfschiebers der Förderschnecke kann im Fall eines plötzlichen Wassereinbruchs der hintere Tunnelbereich isoliert werden 

Stützung durch Druckluft

  • nur Wasserdruck (Stützung gegen Erddruck nicht möglich)
  • Nur konstanter Druck über gesamte Ortsbrust möglich 
  • Druck in Sohle muss Wasserdruck entsprechen -> Überdruck in Firste
  • Gefahr von Ausbläsern bei geringer Überdeckung
  • Mindestüberdeckung erforderlich 

Aufbau Hydroschilf

Stützung über Stützflüssigkeit 

  • (Wasser-Bentonit-Suspension)
  • Dichte u. Viskosität vom Boden abhängig
  • Drucksteuerung in Abbaukammer über Druckpolster hinter Tauchwand
  • Erforderlicher Druck vorab über voraussichtlichen Erd- und Wasserdruck
  • Stützflüssigkeit wird von Separationsanlage am Tunnelportal zum Schild gepumpt (Speiseleitung) Förderleitung transportiert zusätzlich den Abraum mit

Seperationsanlagen - wofür 

  •  Trennung des Transportguts vom Transportmittel (Stützflüssigkeit)

Seperationsanlagen - Trennverfahren 

  • Sedimentation
  • Filtration

Seperationsanlagen - Grenzen 

bei hohem Feinkornanteil im Boden wird Vortriebsleitung durch Seperationsanlage begrenzt 

Varianten der Multimodeschild 

  1. Hydroschild 
  2. Erddruckschild
  3. Offener Schild

-> je nach Anfordernungen ist wechsel möglich

Grundkonzept Multimodeschild 

 

  • Umfangreiche Modifikationen einzelner Baugruppen
  • Parallel integrierte Komponenten: Wechsel mit geringem Zeit- Arbeitsaufwand 

Modi - Variable-Density-Schild 

  1. Offener Modus 
  2. Erddruckmodus 
  3. High-Density-Modus 
  4. Hydroschild-Modus 

-> ohne großen Umbau zw. Modi wechseln 

Aufbau Doppelschildmaschine 

Abbauwerkezeuge - maschineller Vortrieb

  1. Schälmesser
  2. Schlitzmeißel/Rundschaftmeißel 
  3. Schneidrollen (rollenmeißel, Disken)
  4. Räumer 

Abbauwerkzeug - Schälmesser 

  • in tonigen Böden/Lockergestein
  • Schneidendes Trennen des Bodens
  • Alleiniges Abbauwerkzeug (oder Kombi mit Schlitzmeißeln/Disken, dann nach hinten versetzt)

Abbauwerkzeug - Schlitzmeißel/Rundschaftmeißel 

  • Harte Böden
  • Mit austauschbarer Spitze

Abbauwerkzeug - Schneidrollen 

  • Im Lockergestein effektivstes Werkzeug bei Steinen/Blöcken
  • In konzentrischen Bahnen rotierende Hartgesteinwerkzeuge
  • Wirtschaftliche Alternative zu Sprengvortrieb
  • Empfindlicher als andere WZ  bei wechselnden Gebirgseigenschaften -> Blockierung 
  • Spurabstand ca. 70-100mm

Abbauwerkzeug - Räumer 

  • im Außenbereich angeordnet 
  • Fördern Material nach hinten
  • Bei gemischtem Werkzeugbesatz (Disken+Schälmesser) im Kaliberbereich geringer Anteil an Löseleistung

Verschleiß der Abbauwerkzeuge 

durch „Abrasivität“ (=Eigenschaften) des Gesteins (Materialabtrag an Werkzeug/Förderinrichtungen)

Gründe für Ringspalt (Spalt zw. Schild & anstehender Boden)

  1. aufgrund Höhe des Schildschwanzbleches und der Konstruktionshöhe der Schildschwanzdichtung 
  2. aufgrund Konizität des Schildmantels 
  3. aufgrund exzentrischem Überschnitt
  4. aufgrund der Exzentrizität der Sicherung 
  5. aufgrund der Verformung der Sicherung
  6. aufgrund Bodenverdrängung bei Kurvenfahrt