Tunnelbau
Tunnelbau DHBW Mosbach
Tunnelbau DHBW Mosbach
Kartei Details
Karten | 86 |
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Sprache | Deutsch |
Kategorie | Technik |
Stufe | Universität |
Erstellt / Aktualisiert | 25.11.2024 / 06.12.2024 |
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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)
- Bohren des Rohrschrims
- 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)
- Beginn des Bohrens
- Ende des Bohrens
- Beginn d. Jettings
- Rotation und Rückzug des Gestänges
- 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
- standfest
- nachbrüchig
- gebräch
- druckhaft
- stark druckhaft
- rollig
- 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
- Vorbereitung des Untergrunds
- Verschweißen der Dichtungsbahn
- Befestigungsanker verschweißbar
- 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
Arbeitsweise Tunnelbohrmaschine ohne Schild
- Maschine verspannt, Abstützeinrichtung eingefahren, Bohrbeginn
- Hut abgebort, Bohrende
- Abstützeinrichtung ausgefahren, Verspannung eingefahren
- Ausrichten der Maschine durch hintere Abstützung, Maschine entspannt
- 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
- geschlossener Modi:Abbaukammer komplett mit Erde gefüllt
- Druckluftmodus: Betrieb mit Teilabsenkung: oberer Bereich der Abbaukammer mit Druckluft gefüllt
- 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
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
- Hydroschild
- Erddruckschild
- 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
- Offener Modus
- Erddruckmodus
- High-Density-Modus
- Hydroschild-Modus
-> ohne großen Umbau zw. Modi wechseln
Abbauwerkezeuge - maschineller Vortrieb
- Schälmesser
- Schlitzmeißel/Rundschaftmeißel
- Schneidrollen (rollenmeißel, Disken)
- 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)
- aufgrund Höhe des Schildschwanzbleches und der Konstruktionshöhe der Schildschwanzdichtung
- aufgrund Konizität des Schildmantels
- aufgrund exzentrischem Überschnitt
- aufgrund der Exzentrizität der Sicherung
- aufgrund der Verformung der Sicherung
- aufgrund Bodenverdrängung bei Kurvenfahrt