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(Bild: Aufbau und Funktionsweise des Membranschildverfahrens in Anlehnung an [FI-Zübli] [Bild: S&P GmbH])
Um den Einsatzbereich der mechanisch teilflächig abbauenden Schilde mit druckluftgestützter Ortsbrust auf inhomogene Böden mit Wasserdurchlässigkeitsbeiwerten > 10-4 m/s (z.B. Sand bzw. Kies mit eingelagerten Steinen und Blöcken) zu erweitern, wurden Schildtypen entwickelt, bei denen die Druckluftstützung mit einer temporären Membran auf der … |
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Bei Schildmaschinen mit Flüssigkeitsstützung (… |
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16.09.2005 Die Schildmaschinen mit hydraulisch teilflächigem Abbau sind charakterisiert durch einen offenen oder geschlossenen Schild der Bauarten SM-T1, SM-T2, SM-T3 oder SM-T4, bei denen der an der Ortsbrust anstehende Boden mittels Flüssigkeitsstrahlen partiell gelöst wird. Das Bohrklein-Flüssigkeits-Gemisch wird hydraulisch nach über Tage abgefördert. Vertreter dieser heute nicht mehr eingesetzten, der Vollständigkeit halber dennoch nachfolgend erläuterten … |
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Projektbeispiel - Bau des Leitungsganges "Versorgungstunnel Kieler Förde" |
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Schildmaschinen mit vollflächigem Abbau (SM-V) unterscheiden sich von denen mit Teilschnittabbau (SM-T) dadurch, dass sie in einem Arbeitsgang die gesamte Ortsbrust durch einen mit entsprechenden Abbauwerkzeugen ausgerüsteten, rotierenden Bohrkopf bearbeiten und lösen. Das kennzeichnende Merkmal dieser Maschinen ist die Art der Ortsbruststützung (Tabelle 9.2) (Tabelle 9.2). |
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16.09.2005 Schildmaschinen mit vollflächigem Abbau werden in Abhängigkeit der Baugrund Verhältnisse und insbesondere des Festigkeitszustandes der Locker-/Festgesteine mit unterschiedlich ausgebildeten Bohrköpfen ausgestattet [Arnol93]. Je nach Ausführung kann der Bohrkopf neben der abbauenden auch eine Erddruck stützende Funktion übernehmen. Man unterscheidet:
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Beim Schneidrad handelt es sich um einen weitgehend offen gestalteten Bohrkopf, der nicht der mechanischen Ortsbruststützung dient ( Bild 9.2.2.1.1 a und b) (Bild 9.2.2.1.1) (Bild 9.2.2.1.1) (Bild 9.2.2.1.1) (Bild 9.2.2.1.1) (Bild 9.2.2.1.1). Seine Vorzüge liegen in der geringen Abdeckung und damit der guten Zugänglichkeit der Ortsbrust im Bedarfsfall.
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Schürfscheiben sind fast geschlossene, scheibenförmige Bohrköpfe oder Schneidräder mit verstellbaren oder festen Stützplatten mit Bodeneintrittsöffnungen, die der Größe des abzufordernden Maximalkorns angepasst sind (Bild 9.2.2.1.2) (Bild 9.2.2.1.2) (Bild 9.2.2.1.2) (Bild 9.2.2.1.2). Neben der Abbaufunktion gewinnt bei dieser Bohrkopfvariante die mechanische Stützung der Ortsbrust an Bedeutung. Schürfscheiben wirken klassierend und halten das Überkorn … |
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Felsbohrköpfe bestehen aus einer fast geschlossenen, plattenförmigen Grundkonstruktion mit in der Regel schlitzförmigen Eintrittsöffnungen (Räumerschlitzen) und sind eben mit abgerundeter Peripherie, schwach konisch oder fast konvex ausgebildet (Bild 9.2.2.1.3) (Bild 9.2.2.1.3) (Bild 9.2.2.1.3) (Bild 9.2.2.1.3) (Bild 9.2.2.1.3) (Bild 9.2.2.1.3). In den Bohrkopf sind zusätzlich die Halterungen zur Aufnahme bzw. Lagerung der Rollenmeißel eingelassen. … |
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Bei Schildmaschinen mit vollflächigem Abbau ist der Möglichkeit des Werkzeugwechsels ohne Veränderung der Stützbedingungen der Ortsbrust besondere Beachtung zu schenken. Eine Methode diese Arbeiten sicher und einfach unter Tage ohne Zurückziehen der Maschine von der Rückseite des Bohrkopfes aus durchzuführen, bietet das so genannte "Backloading-System" [Kollm00]. Beispiele für die dabei eingesetzte Befestigung der verschiedenen Werkzeuge zeigen Bild … |
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19.09.2005
Bei Schildmaschinen mit Vollschnittabbau mit natürlicher Stützung der Ortbrust handelt es sich um offene, vollmechanisierte Schilde (Tabelle 9.2). Sie stellen die einfachste … |
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19.09.2005
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19.09.2005 Beim Vortrieb im Grundwasser muss bei offenen Schildmaschinen der Bauarten SM-V1 sowie SM-V2 die Ortsbrust dauerhaft, d.h. über die gesamte Vortriebslänge mit Druckluft beaufschlagt bzw. zum geschlossenen Schild übergegangen werden, sofern es nicht abgesenkt werden kann bzw. darf [Tunnel98]. In diesem Fall gelten die entsprechenden Ausführungen des Abschnitt 9.2.1.2.3. Der Haupeinsatzbereich dieses Schildmaschinentyp liegt in Grundwasser führenden … |
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19.09.2005
Bei diesem geschlossenen Schildmaschinentyp wird dem an der Ortsbrust anstehenden Wasser- und Erddruck mittels druckgeregelter Stützflüssigkeit entgegengewirkt. Als Stützflüssigkeiten werden Wasser, Wasser mit Polymeren oder ähnliches und in der Regel Bentonitsuspensionen … |
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Bei den Slurryschilden (Bild 9.2.2.5.1) (Bild 9.2.2.5.1) erfolgt die Stützdrucksteuerung innerhalb der Abbaukammer durch den über Pumpen gesteuerten Zu- und Abfluss der Stützflüssigkeit (Abschnitt 8.3). Da die Stützdrucksteuerung sehr unsensibel auf plötzliche Verluste der Stützflüssigkeit, z.B. beim Anfahren von Störzonen oder inhomogenem Baugrund, verbunden mit einem unkontrollierten Einbruch der Ortsbrust und Senkungen an der Geländeoberfläche … |
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Das wesentlichste abweichende Konstruktionsmerkmal der Hydroschilde (Bild 9.2.2.5.2) (Bild 9.2.2.5.2) von den Slurryschilden ist die durch eine Tauchwand in zwei Bereiche aufgeteilte Abbaukammer (Bild 9.2.2.5.2). In der hinteren Kammer (Druckkammer), die zum Nachläuferbereich durch eine Druckwand begrenzt ist, befindet sich ein Druckluftpolster, über das der Stützdruck an der flüssigkeitsgestützten Ortsbrust mittels einer Druckluftregelanlage gesteuert … |
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Als Bohrkopf kommen alle … |
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Bei jedem Vortrieb muss damit gerechnet werden, dass am Bohrkopf planmäßig Abbauwerkzeuge ausgewechselt (Abschnitt 9.2.2.1) und Wartungsarbeiten durchgeführt sowie unplanmäßig Hindernisse beseitigt oder Reparaturmaßnahmen vorgenommen werden müssen (Tabelle 9.2.2.5.4) [Tunnel01]. (Tabelle: Maßnahmen zur Stabilisierung der Ortsbrust und zur Verringerung der Durchlässigkeit bei Drucklufteinsatz [Girms00] [Girms97b]) Für die Realisierung dieser Aufgaben … |
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In Deutschland und Europa werden Slurryschilde in der Regel nur im Rohrnennweitenbereich ≤ DN/ID 1500 eingesetzt [Suhm00]. Ab DN/ ID 1600 kommt der Hydroschild (bis zu einem Schildaußendurchmesser von 14,20 m [FI-Herreb]) zur Anwendung (s. Anhang A), da erst ab dieser Nennweite aus geometrischen Gründen ein ausreichend großes Volumen für das Druckluftpolster in der Druckkammer ausgebildet werden kann und sich ansonsten die Steuerung des Förderkreislaufs … |
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(Bild: Mögliche verfahrenstechnische Probleme bei hohem Verklebungspotenzial bindiger Böden in Anlehnung an [Sager00] [Bild: S&P GmbH]) Verklebungen durch tonige Böden (Abschnitt 8.3.1.2) können beim Vortrieb mit Schildmaschinen mit flüssigkeitsgestützter Ortsbrust eine Vielzahl im Bild 9.2.2.5.6 aufgeführter verfahrenstechnischer und baubetrieblicher Probleme verursachen [Girms97b] [Thewe99] [Sager00]. Durch das Verkleben der Abbauwerkzeuge und … |
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Beim Bohren im Festgestein sind nach DIN 18319 [VOBC00b] die einaxiale Druckfestigkeit sowie der Trennflächenabstand die entscheidenden Kriterien. Der Einsatz von Slurry- und Hydroschilden mit Felsbohrkopf erfolgt im Festgestein ohne Nennweitenbeschränkung mit einaxialen Druckfestigkeiten bis maximal 300 N/mm2 (Klassen FD l/FZ 1 bis FD 4/FZ 4 gemäß DIN 18319 [VOBC00b]) [FI-Herreb]. Bezüglich der Standzeiten, d.h. der Verschleißfestigkeit der Abbauwerkzeuge, … |
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Ein besonderes Anwendungsbeispiel für einen Rohrvortrieb mit einem Hydroschild stellt das Projekt "Europipe" Landfalltunnel Dornumersiel aus dem Jahre 1994 dar [Remme95] [Thüs94] [Hents94]. Der Vortrieb der 4 m langen und 43 t schweren Stahlbeton-… |
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19.09.2005 (Bild: Abförderung des Erdbreis über ein Förderband [FI-Herreb]) Bei Schildmaschinen mit erddruckgestützter Ortsbrust, auch Erddruckschilde oder EPB-Schilde (EPB = Earth Pressure Balance) genannt, handelt es sich um geschlossene Schilde, bei denen der an der Ortsbrust anstehende Erd- und Wasserdruck mit Hilfe des vom Bohrkopf abgebauten Bodens in der druckkontrollierten Abbaukammer gestützt wird. Um seine Stützwirkung ausüben zu können, wird das … |
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Als Bohrkopf kommen alle im Abschnitt 9.2.2.1 aufgeführten Varianten (Schneidrad, Schürfscheibe, Felsbohrkopf) in Frage (Bild 9.2.2.6.1) (Bild 9.2.2.6.1) (Bild 9.2.2.6.1) (Bild 9.2.2.6.1).
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