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Die moderne Trassierung von Vortriebsstrecken stellt ständig steigende Anforderungen an die Vortriebsrohre. Ein Rückblick auf die vergangenen Jahre zeigt, dass die Vortriebslängen immer größer und enge Kurven immer häufiger werden. Selbst komplizierte Kurvenkombinationen mit zum Teil mehrfachen S- oder Raumkurven tauchen gar nicht mehr so selten in den Ausschreibungen auf. Die konventionelle Rohrverbindung mit Druckübertragungsringen aus Holz oder …
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Nachfolgend wird das Konzept am System CoJackHydra beschrieben. Bei CoJackHydra wird das Berechnungs- und Kontrollsystem CoJack mit einem neuen Druckübertragungssystem (Hydraulische Fuge), welches aus einem wassergefüllten Hochdruckschlauch besteht, kombiniert. Die „Hydraulische Fuge“ ersetzt den üblicherweise aus einer Spanplatte oder einer OSB-Platte bestehenden Druckübertragungsring zwischen den Vortriebsrohren. Das System ermöglicht unter anderem …
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Die Wassermenge im Schlauch wird projektabhängig so bemessen, dass unter Gewährleistung der erforderlichen Abwinkelbarkeit die maximal mögliche Vortriebskraft erreicht wird. Insbesondere bei engen Kurven oder bei Kurvenkombinationen (S-Kurven) bei der Linienführung der Vortriebsstrecke ermöglicht CoJackHydra deutlich höhere Vortriebskräfte als beim konventionellen Druckübertragungsring. Darstellung der Steuerbewegung:
(Bild: Hydraulischen Fuge: Zustand … |
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1. Höhere zulässige Vortriebskräfte insbesondere in Kurven -
Erhöhung der Vortriebsgeschwindigkeit (seltenere Dehnernutzung)
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Reduzierung der Dehneranzahl
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Größere Kraftreserven
2. Größere Abwinkelbarkeit der Rohrverbindungen -
Flexiblere Linienführung bei der Planung (starke Krümmungen, S-Kurven)
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Größere Rohrlängen
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Größere Vortriebslängen
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Reduzierung der Anzahl von Baugruben
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Kleinere Auswirkungen von Steuerfehlern
3. Kleinere Führungskräfte
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Die Hydraulische Fuge wird als ein- oder mehrfach umlaufende geschlossene Ringe geliefert. Die Lagefixierung erfolgt ohne Anbohren oder Ankleben am Rohrspiegel. An den Vortriebsrohrinnenseiten sowie den Betonkanten der Rohrspiegel dürfen keine Aussparungen oder Abschrägungen ausgebildet sein. Alle evtl. Aussparungen auf den Rohrspiegeln dürfen sich nicht bis zur inneren oder äußeren Mantelfläche des Rohres erstrecken. Dies gilt auch für den Beton …
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Die statische Berechnung von Start-, Ziel- und Durchfahrschächten umfasst: |
Wichtig: |
Bei den Lastannahmen sind zu berücksichtigen: -
Erddruck und Wasserdruck
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Verkehrslasten
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Einleitung der Vortriebskraft in den Verbau des Startschachtes bzw. der Zugkraft in den Verbau der Zielschächte.
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(Bild: Beispielhafter Erddruckverlauf infolge des anstehenden Baugrundes)
Erddruck -
Bodenmechanische Kennwerte aus geotechnischem Bericht oder Ansatzwerte der DIN 1055
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(Bild: Beispielhafter Wasserdruckverlauf infolge des anstehenden Grundwassers)
Wasserdruck -
Höhe des Grundwasserspiegels
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(Bild: Beispielhafter Erddruckverlauf infolge Erdaufschüttung (Verkehrslast))
Verkehrslast -
Tatsächliche Lasten aus Straßen- und Baustellenverkehr, Stapellasten …
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Bei der Bemessung der einzelnen Verbauelemente sind zusätzlich zum Endzustand alle Bauphasen des Vor- und gegebenenfalls Rückbaus zu berücksichtigen [Weiße75b]. Bei der Herstellung von Verbauarten, die universell einsetzbar und wieder verwendbar sein müssen, sind besondere Forderungen zu stellen. In der Regel werden sie für extrem schlechten Boden bei gleichzeitig hohem Grundwasserstand und größter Verkehrslast bemessen.
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Die erdstatischen Standsicherheitsnachweise umfassen den: -
Nachweis gegen hydraulischen Grundbruch während der Schachtherstellung vor dem Einbringen einer Grundwasser sperrenden Sohle
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Nachweis der Auftriebssicherheit nach Einbau der Grundwasser sperrenden Sohle
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Nachweis des Erdauflagers zur Einleitung der Vortriebskraft in den Baugrund hinter dem installierten Widerlager
Die beiden erstgenannten Nachweisführungen, die nur für ins Grundwasser einbindende …
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Der Nachweis des Erdauflagers hinter dem Widerlager gilt als erbracht, wenn der aktivierte Erdwiderstand größer ist als die Bodenspannungen, die infolge der Einleitung der Vortriebskraft im Zusammenwirken mit der Verbauwand auf den Baugrund ausgeübt werden. Das Bild zeigt den Weg über den die Vortriebskraft in den Baugrund eingeleitet wird. (Bild: Einleitung der Vortriebskraft in den Baugrund)
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(Bild: CoJack - Logo)
CoJack (Computing and Controlling Pipe-Jacking) ist ein umfassendes Instrument zur Planung, Überwachung und Qualitätssicherung von Vortriebsmaßnahmen.
Es reduziert den bisherigen Risikofaktor einer Überbeanspruchung der Rohre während des Vortriebes und erhöht damit die Sicherheit und Wirtschaftlichkeit von Vortriebsmaßnahmen entscheidend.
CoJack ermöglicht eine kontinuierliche Aktualisierung der statischen Berechnung mit einer … |
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CoJack berücksichtigt die wesentlichen Eingangsparameter, die einen hohen Einfluss auf die Rohrbeanspruchung haben und in den bisherigen Berechnungsverfahren vernachlässigt werden: -
nichtlineares Steifigkeitsverhalten (elastische und plastische Verformungsanteile) des Druckübertragungsringes, das individuell für jede Vortriebsmaßnahme über einen Laborversuch bestimmt werden kann,
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Belastungsgeschichte des Druckübertragungsringes zu jedem betrachteten …
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(Bild: Planung) |
Vor der Bauausführung (Planung): -
Überprüfung der statischen Berechnung der Vortriebsrohre
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Bestimmung des Sicherheitsniveaus unter den angegebenen Bedingungen (Plandaten)
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Optimierte Dimensionierung der Vortriebsrohre
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Konfiguration des Vortriebes
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(Bild: Baustelle) |
Bauausführung: -
Vermeidung der Entstehung von Schäden
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Gewährleistung eines reibungslosen Bauablaufes
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(Bild: Inspektion) |
Bauabnahme: |
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(Bild: Ablaufdiagramm einer Simulation zur Planung, vortriebsbegleitenden Überwachung und Abnahme von Rohrvortrieben ( )) Das hier dargestellte Bild erläutert den Ablauf der Vortriebssimulation mittels CoJack. Bereits bei der Planung simuliert CoJack den anstehenden Vortrieb unter Berücksichtigung der Planvorgaben und ermöglicht damit eine sichere und wirtschaftliche Dimensionierung der Vortriebsmaßnahme. Hierzu werden zunächst die Vortriebsparameter …
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Wichtig:
Bei der Begleitung des laufenden Vortriebes ist CoJack auf präzise und aktuelle Messwerte von der Baustelle angewiesen. |
(Bild: Ablauf der Online-Simulation beim Rohrvortrieb)
Hierzu wurde, speziell auf die Anforderungen von CoJack ausgerichtet, das Messsystem GMS (Gap Measurement System) von der Firma VMT entwickelt, dessen Sensorik kontinuierlich und automatisch die Vortriebsparameter aufnimmt, archiviert, visualisiert und für den Online-… |
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Das Messsystem arbeitet vollkommen autark und unabhängig vom installierten Steuerleitsystem und kann somit auf jeder Vortriebsbaustelle unmittelbar nach Vortriebsbeginn installiert werden.
Die Sensorik besteht in der Regel aus: -
Wegsensoren zur Messung der Fugenspalte
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Drucksensoren zur Messung der Drücke an den Pressstationen
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Wegsensoren zur Messung der Ausfahrung der Pressstationen
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Messrad zur Bestimmung der zurückgelegten Vortriebsstrecke
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(Bild: Kontroll- und Steuerstand) Alle Messdaten werden über Datenkabel und Controller Unit an den Systemrechner übertragen und dort angezeigt. Das System erzeugt eine Datenbank, in der die einzelnen Sensorwerte bzw. die Öffnungen der erfassten Fugen und die aktuellen Vortriebskräfte aus Hauptpressstation und Zwischenpressstationen mit zugehörigen Ausfahrungen lückenlos dokumentiert werden. Über eine Online-Verbindung wird CoJack mit diesen aktuellen …
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Die Animation verdeutlicht den Ablauf der vortriebsbegleitenden Simulation mittels CoJack an einem Vortriebsbeispiel. Die Plandaten (rot dargestellt) werden hierbei im Laufe des Vortriebes für die zurückliegende Vortriebsstrecke durch die aufgezeichneten Messdaten (blau dargestellt) ersetzt. In einem zweiten Schritt wird dann auf Grundlage dieser Messdaten eine neue Prognose für die noch aufzufahrende Vortriebsstrecke erstellt. (Video: Vortriebsbegleitende …
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(Bild: Plus/Minus) | Durch den Einsatz von CoJack sind - größere Vortriebsstrecken,
- engere Krümmungsradien und
- höhere Vortriebsgeschwindigkeiten
möglich. Dies führt zu wesentlichen wirtschaftlichen Einsparungen, z.B. durch: - Einsparung von Vortriebsschächten
- Einsparung von ansonsten geometrisch erforderlichen Schächten und
- Reduzierung der Bauzeit.
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Überschnitt:
Ringspalt um das Rohr, der planmäßig infolge Verwendung eines Bohrkopfs oder Schildes mit größerem Durchmesser als dem Außendurchmesser des Rohrs entsteht. [DINEN12889:2000] |
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Überschnitt:
Die Hälfte der Differenz von Bohrlochdurchmesser und Rohraußendurchmesser (im Idealfall ein gleichmäßiger Ringspalt um die Rohrleitung). [DWAA125:2014]
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(Bild: Flüssigkeitsgestützer Ringraum) |
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Die statische Berechnung von Start-, Ziel- und Durchfahrschächten umfasst: - die Bemessung der einzelnen Verbauelemente und
- die erdstatische Nachweisführung
Bei den Lastannahmen sind zu berücksichtigen: - Erddruck und Wasserdruck
- Verkehrslasten
- Einleitung der Vortriebskraft in den Verbau des Startschachtes bzw. der Zugkraft in den Verbau der Zielschächte.
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Maßgebend für die Größe des Gesamterd- bzw. -Wasserdruckes sind die bodenmechanischen Kennwerte des anstehenden Bodens und die Höhe des Grundwasserspiegels. Bei fehlender Vorgabe der Bodenkennwerte durch einen geotechnischen Bericht (Abschnitt 4.5.2.5) sind die Ansatzwerte der DIN 1055 [DIN1055b] oder den "Empfehlungen des Arbeitsausschusses Ufereinfassungen (EAU)" [EAU1990] (Tabelle 4.3.1.7) zu entnehmen.
Die Ermittlung des Erddruckes erfolgt …
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Bei der Bemessung der einzelnen Verbauelemente sind zusätzlich zum Endzustand alle Bauphasen des Vor- und gegebenenfalls Rückbaus zu berücksichtigen [Weiße75b].
Die jeweils zulässigen Spannungen der einzelnen Verbauelemente sind den "EAB - 100" [EAB100] und DIN 4124 [DIN4124:2000] zu entnehmen.
Bei der Herstellung von Verbauarten, die universell einsetzbar und wiederverwendbar sein müssen, sind besondere Forderungen zu stellen. In der Regel werden …
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Die erdstatischen Standsicherheitsnachweise umfassen den: - Nachweis gegen hydraulischen Grundbruch während der Schachtherstellung vor dem Einbringen einer Grundwasser sperrenden Sohle
- Nachweis der Auftriebssicherheit nach Einbau der Grundwasser sperrenden Sohle
- Nachweis des Erdauflagers zur Einleitung der Vortriebskraft in den Baugrund hinter dem installierten Widerlager
Die beiden erstgenannten Nachweisführungen, die nur für ins Grundwasser einbindende …
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