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Das ELS besteht aus den Komponenten :

  • Richtlaser

  • aktive Zieltafel mit eingebautem, zweiachsigem Inklinometer

  • Computer mit Monitor, Drucker und Datenkabel

  • Messrad

(Bild: Steuerkomponenten einer Vortriebsmaschine - Steuerstand [FI-Herreb]) (Bild: Steuerkomponenten einer Vortriebsmaschine - Detailansicht des Monitorbildes bei einer Vortriebsmaschine des Typs AVN 1200 [FI-Herreb]) (Bild: Steuerkomponenten einer Vortriebsmaschine - Rückansicht einer …

Bei Rohrvortrieben, bei denen die Vermessung nicht mehr aus dem Startschacht heraus erfolgen kann, weil entweder die Distanz zwischen dem zielstrahlerzeugenden Messinstrument im Startschacht und der Zieltafel in der Schildmaschine zu groß wird oder durch Kurven oder Krümmungen die Sichtverbindung zwischen den beiden Modulen unterbrochen wird , findet die Vermessung im Rohrstrang in folgenden Varianten Anwendung:

  • Vermessung mit stehendem Gerät

  • Vermessung …

(Bild: Steuerbare Verfahren)

Die statische Vermessung mittels Theodolit ist die älteste im Rohrvortrieb angewandte Vermessungsmethode [Borne83] [Jacob96].

Zur Erfassung der Position der Schildmaschine müssen bei jedem Messvorgang der gesamte Polygonzug und die Höhenübertragung vom Startschacht bis zur Zieltafel gemessen und durchgerechnet werden.

Wichtig:

Für die Dauer der Vermessung, die von der Länge und dem Kurvenverlauf der Vortriebsstrecke …

Um die Nachteile der statischen Vermessung zu eliminieren, wird immer mehr die Vermessung mittels im Rohrstrang mitfahrender Messinstrumente (dynamische Polygonzugmessung) eingesetzt. Zu diesen Messsystemen zählen:

  • Polygonzugmessung mit mitfahrender Servo-Totalstation

  • mitfahrender Kreisel mit Richtlaser

  • automatische Polygonzugmessung (Vermessung mittels mitfahrenden Messstationen)

(Bild: Servo-Totalstation (LEICA TC 1100 Totalstation [FI-Leica]) […

(Bild: Steuerbare Verfahren)

Zu den Vertretern der Polygonzugmessung mit mitfahrender Servo-Totalstation zählen u.a.:

  • ZED-260P [FI-ZED]

  • SLS-RV (Steuerleitsystem Rohrvortrieb) [FI-VMT].

(Bild: Steuerleitsystem Rohrvortrieb SLS-RV [FI-VMT] - Aktive Zieltafel) (Bild: Steuerleitsystem Rohrvortrieb SLS-RV [FI-VMT] - Servo-Totalstation mit Automatik-Dreifuß auf Konsole)

Das SLS-RV besteht aus folgenden Einzelkomponenten:

  • eine aktive Zieltafel als fest installiertes …

(Video: Steuerleitsystem Rohrvortrieb SLS-RV)
Video: Steuerleitsystem Rohrvortrieb SLS-RV in Anlehnung an [FI-VMT] [Bild: S&P GmbH]. Dieses interaktive Objekt ist ausschließlich in der Online-Version des Moduls sichtbar.

(Bild: Steuerbare Verfahren)

An Stelle der mitfahrenden Servo-Totalstation sowie der Anschluss- und Stützpunktprismen zur Polygonzugvermessung kann auch ein Kreisel in Kombination mit einem Richtlaser eingesetzt werden.

Ein Vertreter des Messsystems "mitfahrender Kreisel mit Richtlaser" ist das Kurvenvermessungssystem NELS [FI-Herreb]. Es besteht aus:

  • Nordsuchermodul, d.h. einem Kreisel und zwei Inklinometern
  • Richtlaser mit aktiver Zieltafel

Das Messsystem NELS benutzt für die Höhenbestimmung die Theorie der Invarianz des aufgefahrenen Hohlraumes. Die dabei laufend berechneten 3-D-Koordinaten des Kreisels in Lage und Höhe aus einer bekannten Referenzspur verhelfen zu den notwendigen Höhe-Informationen, so dass eine Ankopplung zum Startschacht, sei es durch zeitweiliges Nivellement oder Schlauchwaage nicht notwendig wird.

(Bild: Systemübersicht Kurvenvermessungssystem NELS in Anlehnung …

(Bild: Steuerbare Verfahren)

Bei der automatischen Polygonzugmessung handelt es sich um eine Vermessung, deren Qualität u.a. abhängig ist von der Güte der Richtungsübertragung in den Startschacht, der Genauigkeit der Messungen im Rohrstrang und den Refraktionseinflüssen.

Ein Vertreter der automatischen Polygonzugmessung mittels mitfahrenden Messstationen ist z.B. das Automatische-Polygonzug-Messsystem (APM) [FI-Hocht].

Die dabei eingesetzten Messstationen …

Vermessungssysteme mit nordsuchendem Kreisel bieten ab DN/ID 1000 die Möglichkeit, präzise Richtungs- und Positionsbestimmungen der Vortriebs- bzw. Schildmaschine im begehbaren Nennweitenbereich durchzuführen, ohne dass eine Sicht Verbindung zum Startschacht vorhanden ist [Irmsc95] [NN93a].

System zur Ausrichtung und Steuerung im Rohrvortrieb
SAS 22

(Bild: In der Schildmaschine installierter Kreisel (Box in der Mitte) mit Höhensensor (Box rechts …

(Bild: Steuerbare Verfahren)

Beide Messsysteme (SAS 22 und GTS) bestehen aus [NN98i] [Blum95]:

  • Kreisel mit integrierter Schnittstelle mit zwei Inklinometern zur Messung von Verrollungs- und Neigungswinkel

  • elektronischer Schlauchwaage auf Basis der hydrostatischen Differenzdruckmessung zur Höhenmessung

  • elektronischem Messrad zur Streckenmessung

  • zentraler Steuereinheit (PC)

Alle Module sind über Datenleitungen mit dem PC im Steuerstand verbunden.…

(Bild: Dokumentation)

Zur Vortriebsüberwachung sind nach DIN EN 12889 und DWA-A 125 folgende Daten während des Vortriebs aufzuzeichnen, falls möglich automatisch, und aufzubewahren:

  • Richtung und Höhenlage

  • Maximale Vortriebskräfte der Pressstation

  • Vortriebsgeschwindigkeit/-strecke

  • Menge der ggf. eingesetzten Stütz- und Gleitmittel und, falls möglich, des abgebauten Boden- und Gesteinsmaterials

  • Verrollung (Verdrehung)

  • Steuerungskorrekturen (…

Wichtig:

Beim Mikrotunnelbau sollten mindestens fünf Messungen pro Meter und beim Rohrvortrieb eine Messung pro Rohr erfolgen. Die so erfassten Daten sind in Messprotokollen festzuhalten.

Zur Realisierung der Vortriebsüberwachung sind spezielle Maschinendatenerfassungsprogramme entwickelt worden, die die geforderten und darüber hinaus gehende Daten kontinuierlich erfassen, überwachen und regeln können.

Eine diesbezügliche Weiterentwicklung stellt …

(Bild: Dokumentation)

Zu den zusätzlichen Daten zur Vortriebsüberwachung gehören z.B.:

  • Druckzustände im Hydraulik- und Fördersystem bei Vortrieben mit hydraulischer Förderung

  • Volumenstrom an der Zu- und Abförderleitung

  • Bypass- und Jetstellung

  • Wege der Vortriebszylinder an der Pressstation, Hauptpressstation und den Zwischenpressstationen

  • Wegmesser an den Stirnflächen der Vortriebsrohre zur Ermittlung der Verkantung

  • Schmierung des Rohrstranges (…

(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 …

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,

  • Belastungsgeschichte des Druckübertragungsringes zu jedem betrachteten …

(Bild: Planung)

Vor der Bauausführung (Planung):

  • Überprüfung der statischen Berechnung der Vortriebsrohre
  • Bestimmung des Sicherheitsniveaus unter den angegebenen Bedingungen (Plandaten)
  • Optimierte Dimensionierung der Vortriebsrohre
  • Konfiguration des Vortriebes
(Bild: Baustelle)

Bauausführung:

  • Vermeidung der Entstehung von Schäden
  • Gewährleistung eines reibungslosen Bauablaufes
(Bild: Inspektion)

Bauabnahme:

  • Nachvollziehen des …
(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 …

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-…

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

  • Drucksensoren zur Messung der Drücke an den Pressstationen

  • Wegsensoren zur Messung der Ausfahrung der Pressstationen

  • Messrad zur Bestimmung der zurückgelegten Vortriebsstrecke

(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 …

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 …

(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.