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Das Bohrklein in der Abbaukammer wird mit Hilfe von Druckluft in die Abförderleitung (DN/ID 50) gedrückt und von dort mit Unterstützung einer weiteren Druckluftdüse nach über Tage in einen Vakuumcontainer abgefördert (Druckanlage). Die Abschottung zwischen druckluftbeaufschlagter Abbaukammer und der Abförderleitung wird über eine rotierende und mit zehn kreisrunden, an der Peripherie angeordneten Öffnungen (lichter Durchmesser 50 mm) versehene, so …
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Funktionsweise des Bohrkleinventils (Bild: Funktionsweise des Ventils in Anlehnung an [Sakai97] [Bild: S&P GmbH] - Ventil offen) (Bild: Funktionsweise des Ventils in Anlehnung an [Sakai97] [Bild: S&P GmbH] - Ventil schließt sich) (Bild: Funktionsweise des Ventils in Anlehnung an [Sakai97] [Bild: S&P GmbH] - Ventil geschlossen) Arbeitsweise des Bohrkleinventils beim Passieren von Steinen (Bild: Arbeitsweise des Ventils beim Passieren von Steinen oder …
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Mikrotunnelbaumaschinen mit pneumatischer Förderung werden sowohl mit Standard- als auch mit Felsbohrköpfen betrieben, so dass sich die gleichen Einsatzbereiche im Locker- und Festgestein wie bei der hydraulischen Förderung nach [Becke96] ergeben [Wilhe99a]. (Bild: Mikrotunnelbaumaschine mit pneumatischer Förderung (Verfahren AVP [FI-Herreb]) - Ansicht des Standardbohrkopfes (Schürfscheibe) mit Blick auf die Zellenradschleuse hinter der Abbaukammer)
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(Bild: Mikrotunnelbau mit anderer mechanischer Förderung (Schrapperförderung)) |
Arbeitsweise und -ablauf
Mikrotunnelbauverfahren mit Schrapperförderung sind charakterisiert durch den Vortrieb von Rohren bei gleichzeitigem Bodenabbau an der Ortsbrust mittels eines Bohrkopfes und kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Bodenabförderung mit einer Schrapperanlage.
Ein Vertreter dieser Verfahrensgruppe ist beispielsweise das schwedische Verfahren LUNDBY [… |
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(Bild: Prinzip des Verfahrens LUNDBY mit Schrapperförderung in Anlehnung an [FI-Skansb] [Bild: S&P GmbH]) |
Das Grundprinzip basiert auf dem Vortrieb eines an der Spitze offenen Rohres (offener Schild ohne Abbauwerkzeuge), bei dem zur Verminderung der Reibungskräfte in entsprechenden Zeitabständen der eingedrungene Boden mechanisch mittels einer Schrapperanlage zum Startschacht und von dort mit einem Spezialschlitzgreifer nach über Tage transportiert … |
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(Bild: Mikrotunnelbau mit Bodenverdrängung) Arbeitsweise und -ablauf Die Verfahrensgruppe des Mikrotunnelbaus mit Bodenverdrängung ist charakterisiert durch den einphasigen Vortrieb von Rohren bei gleichzeitiger Verdrängung des Bodens durch einen Verdrängungs- und Steuerkopf, d.h. es ist kein System zur Abförderung des Bodens vorhanden. Die Arbeitsweise und Ausrüstung der einphasig arbeitenden Mikrotunnelbauverfahren mit Bodenverdrängung sind prinzipiell …
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Die Mikrotunnelbauverfahren mit Bodenverdrängung unterscheiden sich bezüglich der Ausbildung und Arbeitsweise des Verdrängungs- und Steuerkopfes voneinander.
Beispiele für drei unterschiedliche Mikrotunnelbauverfahren mit Bodenverdrängung sind: -
PERIMOLE TPM
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ACEMOLE PL 30
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HERRENKNECHT AVB
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(Bild: Verfahren PERIMOLE TPM 200 für Vortriebsrohre DN/ID 200 [FI-Isekib] - Ansicht) |
(Bild: ACEMOLE PL 30 [FI-NTTb]) |
(Bild: HERRENKNECHT AVB -Mikrotunnelbauverfahren … |
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Beim Verfahren PERIMOLE TPM [FI-Isekib] ist der konisch geformte Verdrängungs- und Steuerkopf zweigeteilt. Kegelspitze und Kegelstumpf rotieren beim Vortrieb exzentrisch und in entgegengesetzter Richtung um ihre gemeinsame Achse und verdrängen auf diese Weise den Boden [Orcha92]. (Bild: Verfahren PERIMOLE TPM 200 für Vortriebsrohre DN/ID 200 [FI-Isekib] - Ansicht) (Bild: Verdrängungs- und Steuerkopf des PERIMOLE-Verfahrens)
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Beim ACEMOLE PL 30 (PL = Press-in Long Distance) [FI-NTTa] besteht der Verdrängungs- und Steuerkopf aus einem vorn geschlossenen, stumpfen Zylinder, der zur Bodenverdrängung hydraulisch ausgefahren und bei Bedarf zur Steuerung mit einem maximalen Neigungswinkel von ± 1,5% verschwenkt wird. Nach Beendigung des Hubes werden der Rohrstrang und die Vortriebsmaschine von der Pressstation jeweils um diesen Betrag vorgetrieben [Matsu96]. (Video: Verdrängungs- …
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Vortriebsmaschinen vom Typ HERRENKNECHT AVB (AVB = Automatische Vortriebsmaschine Bodenverdrängung) verfügen über einen konischen Verdrängungs- und Steuerkopf an dessen Spitze ein rotierendes, dreiarmiges Schneidrad mit Felge montiert ist. (Bild: HERRENKNECHT AVB -Mikrotunnelbauverfahren mit Bodenverdrängung [FI-Herreb])
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Bei allen Vortriebsverfahren, bei denen die Vortriebsrohre mit Hilfe einer im Startschacht positionierten Pressstation eingepresst werden (z.B. Mikrotunnelbau und Rohrvortrieb ) wird die erforderliche Vortriebskraft durch den Eindringwiderstand des Bohrkopfes und die Mantelreibung entlang des Rohrstrangs bestimmt. (Video: Beim Rohrvortrieb wirkende Kräfte) Animation: Beim Rohrvortrieb wirkende Kräfte [Bild: S&P GmbH]. Dieses interaktive Objekt …
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Der Vortriebswiderstand setzt sich zusammen aus: -
Eindringwiderstand an der Ortsbrust mit und ohne Einfluss des Grundwassers (verliert mit zunehmender Vortriebslänge an Bedeutung)
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Widerstand auf Grund von Reibung zwischen der Rohraußenoberfläche und dem Baugrund (Mantelreibung)
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Zusätzliche radial gerichtete Führungskräfte zwischen Rohr und dem Baugrund infolge von Kurvenfahrten und Steuerungsfehlern
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(Bild: Eindringwiderstand und Reibungswiderstände) |
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Die Mantelreibung wird bestimmt durch: -
radiale Beanspruchung des Rohres infolge des Erddruckes
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den Reibungskoeffizienten
Die Mantelreibung, welche ausschlaggebend für die Dimensionierung der Hauptpressstation und der Vortriebsrohre ist, kann im Wesentlichen durch einen Überschnitt und die Füllung des Überschnittes mit einem Schmier- und Stützmittel beeinflusst werden. (Bild: T.B.K.-System [FI-TBKa] - Injektionsmittel (Polymerflüssigkei, bestehend …
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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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Kurvenfahrten und Steuerungsfehler erzeugen häufig zusätzliche, radial gerichtete Führungskräfte zwischen dem Rohr und dem umgebenden Boden. Diese Kräfte erhöhen den Reibungswiderstand. Da dieser Widerstand abhängig ist von den Längskräften im Rohrstrang, erhöht er sich im Laufe des Vortriebes. Der Effekt von wiederholten Steuerungsfehlern ist besonders nachteilig, da sich die einzelnen Widerstände nicht aufsummieren, jedoch zu einer überproportionalen …
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Zur Reduzierung der Vortriebskräfte werden zurzeit neben der Herstellung eines Überschnittes und der Schmierung und Stützung des dadurch erzeugten Ringspaltes ab DN/ID 800 auch Zwischenpressstationen ab DN/ID 500 zum abschnittsweisen bzw. taktweisen Vortrieb des Gesamtrohrstranges eingesetzt .
Neuentwicklungen der Vortriebsverfahren in den letzten Jahren verfolgten unter anderem die Ziele, die für den Vortrieb einzuleitenden Vortriebskräfte noch … |
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Arbeitsweise und -ablauf
Bei dieser in Japan entwickelten Vortriebsvariante werden das Bodenentnahme- und das Bodenverdrängungsprinzip miteinander kombiniert. Dabei wird ein Teil des vom Bohrkopf gelösten Bodens über an der Peripherie des Schildmantels angeordnete Austrittsöffnungen in den Ringraum und die Bohrlochwand gepresst und verdichtet. |
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(Bild: Kombination von Bodenabbau und Bodenverdrängung [FI-Isekib] - Bohr- und Steuerkopf mit Bodenaustrittsöffnungen … |
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(Bild: Plus/Minus) Vorteile des Vortriebes in Kombination mit Bodenabbau und Bodenverdrängung: -
Verbesserung der Bodenparameter der Bohrlochwand
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Positive Beeinflussung der Standfestigkeit des Bohrloches
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Positive Beeinflussung der Leitungsbelastung und Mantelreibung
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Reduzierung des Porengehaltes in der Verdichtungszone; dadurch wird der Aufbau des Filterkuchens durch die Bentonitsuspension erleichtert und das Abfließen des Gleitmittels verhindert…
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Arbeitsweise und -ablauf
Das Verfahren ist dadurch charakterisiert, dass mit dem Vortrieb fortschreitend ein in einem Magazin im Nachläufer der Vortriebsmaschine gelagerter endloser Schlauch aus Weich-PVC mit einer Dicke von 0,3 mm abgewickelt wird, der die Vortriebsrohre umhüllt. |
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(Bild: Vortrieb mit Schlauchumhüllung - Schnitt durch das Schlauchmagazin in Anlehnung an [Tohym87] [Bild: S&P GmbH]) |
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Der Vortrieb mit Schlauchumhüllung bietet die aufgelisteten Vor- und Nachteile. Die Vorteile Vortriebsverfahren mit Schlauchumhüllung können wie folgt zusammengefasst werden: -
Gewährleistung der Wasserdichtheit des Rohrstranges
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Minimierung der erforderlichen Vortriebskraft
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Möglichkeit der Realisierung einer größeren Vortriebslänge
Nachteil des Vortriebes mit Schlauchumhüllung: -
höherer Installationsaufwand im Startschacht
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Arbeitsweise und -ablauf Die Vortriebskräfte zur Überwindung des schwer kalkulierbaren Eindringwiderstands werden in diesem Fall beim Mikrotunnelbau mit Schneckenförderung über das Schneckenführungsrohr und beim Mikrotunnelbau mit hydraulischer Förderung über ein spezielles, innenliegendes Stahlhilfsrohr eingeleitet. (Bild: Verfahren ENVILINER vom Typ SH-253 für Rohrnennweiten DN/ID 200 und DN/ID 300 - Ansicht und Abmessungen [FI-Sanwaa])
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Arbeitweise und -ablauf Die Gripper-Technik stellt eine Weiterentwicklung des "Vortriebes durch Entkopplung von Eindringwiderstand und Mantelreibung" dar, bei der zusätzlich die zur Überwindung der Mantelreibung erforderliche und von den Vortriebsrohren aufzunehmende Vortriebskraft durch Zerlegung in gleich große Kraftkomponenten maßgeblich reduziert wird [Isele94]. Die Unterteilung der Vortriebskraft zur Überwindung der Mantelreibung erfolgt mit … |
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