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Bei Rohrvortrieben unter Druckluft muss die Arbeitskammer, d.h. der Bereich von der Ortsbrust bis zur Druckluftschleuse ("Der Druckbehälter ist mit Zugangstüren ausgestattet, die abgedichtet werden können, und der Druckluftbehälter kann mit Druckluft unter Druck gesetzt werden. Er enthält Ausrüstung für dessen sicheren Betrieb" [DINEN12110:2014]) durch eine Druckwand ("Einrichtung, die Bereiche mit unterschiedlicher Druckhöhe voneinander abtrennt."
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Die Schleusenanordnung ist aus baubetrieblicher Sicht von zentraler Bedeutung. Im Wesentlichen sind beim Rohrvortrieb drei Varianten mit unterschiedlichen Auswirkungen auf die Größe der Arbeitskammer möglich: -
Druckluftschleuse(n) über oder im Startschacht ("Schachtschleuse")
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mitgeführte Druckluftschleuse(n) im Rohrstrang
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mitgeführte Druckluftschleuse(n) im Nachläufer
Druckluftschleuse über dem Startschacht Mitgeführte Druckluftschleuse im Rohrstrang
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Schildmaschinen mit Druckluftstützung finden Anwendung [Krets72]: -
in Bodenarten, bei denen eine Grundwasserabsenkung technisch, ökologisch oder wirtschaftlich nicht zu empfehlen ist
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in Bereichen, in denen durch Grundwasserabsenkung schädliche Senkungen zu erwarten sind
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bei der Unterquerung von Gewässern
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zur Stabilisierung der Ortsbrust
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Die Einsatzgrenzen des Vortriebes unter Druckluft werden bestimmt durch [Krets72]: -
den nach der Druckluftverordnung [DruckLV2013] zugelassenen Überdruck von maximal 3,6 bar
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die Luftdurchlässigkeit des Baugrunds
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die Mindestüberdeckung über dem Rohrscheitel (Nachweis der Ausbläsersicherheit)
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die Wirtschaftlichkeit, die wegen der hohen Investition nur bei größeren Vortriebslängen zu erreichen ist
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den Zeit- und Kostenaufwand, bedingt durch das notwendige …
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Ausbläser:
Unter Ausbläser versteht man das explosionsartige Freisetzen von gespeicherter Energie aus einem Druckluftspeicher. Im hier betrachteten Fall bedeutet dies das plötzliche Entweichen (auch Ausblasen) der stützenden Druckluft an der Geländeoberfläche oder Gewässersohle. Allgemein werden zwei Ausbläserarten unterschieden [Baben99]: -
Gasometer-Ausbläser
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Erosions-Ausbläser
(Bild: Ausbläserarten in Anlehnung an [FI-Baben] [Bild: S&P GmbH] - Gasometer-…
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(Bild: Ausbläserarten in Anlehnung an [FI-Baben] [Bild: S&P GmbH] - Gasometer-Ausbläser) Der Gasometer-Ausbläser entsteht in Folge der Bildung eines Druckluftspeichers in geschichteten Böden und tritt insbesondere bei wechselhaften Böden bzw. bei einer zu geringen Überdeckungshöhe zwischen der Geländeoberkante und dem Rohrscheitel auf [FI-Baben].
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(Bild: Ausbläserarten in Anlehnung an [FI-Baben] [Bild: S&P GmbH] - Erosions-Ausbläser) Ein Erosions-Ausbläser wird durch sogenannte Strömungskanäle (Luftwegigkeiten) verursacht, die natürlichen (z.B. eiszeitliche Erosionsrinnen, Klüfte im Festgestein) oder künstlichen Ursprungs (z.B. nicht ausreichend abgedichtete bzw. verfüllte Erkundungsbohrungen, Brunnen, aber unter Umständen auch Entspannungsbohrungen zur Verhinderung von Gasometer-Ausbläsern …
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Wichtig:
Arbeiten in Druckluft erfordern spezielle sicherheitstechnische Anforderungen an die Drucklufteinrichtungen und besondere Sicherheitsmaßnahmen, um das Personal vor gesundheitsschädlichen Einflüssen zu schützen. |
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(Tabelle: Aufenthalts- und Ausschleusungszeiten für Arbeiten im Überdruck [DruckLV2013]) |
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(Bild: Schildmaschine mit Vollschnittabbau - Ortsbrust mit natürlicher Stützung (SM-V1)) Bei Schildmaschinen mit Vollschnittabbau mit natürlicher Stützung der Ortbrust handelt es sich um offene, vollmechanisierte Schilde . Sie stellen die einfachste Form der Schildmaschinen im Vollschnittabbau dar und erfordern eine standfeste Ortsbrust. Hauptanwendungsbereiche von Schildmaschinen mit Vollschnittabbau und natürlicher Stützung der Ortsbrust:
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Das mit Hilfe des werkzeugbestückten Schneidrades gelöste Gestein (Bohrgut) wird von einem Förderband, Kratzband oder einer Förderschnecke an eine nachgeschaltete Fördereinrichtungen (Transportkarren, gleisgeführte Förderkübel oder Förderband) übergeben. Bedienung und Steuerung der Schildmaschine erfolgen direkt vor Ort durch einen Maschinenführer (Operator), der die Ortsbrust jederzeit einsehen kann. (Bild: Offene Schildmaschinen mit Schneidrad und …
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(Bild: Schildmaschine mit Vollschnittabbau - Ortsbrust mit mechanischer Stützung (SM-V2)) Bei Schildmaschinen mit Vollschnittabbau mit mechanischer Stützung der Ortbrust (auch Schürfscheibenschilde genannt [Tunnel98]) handelt es sich um offene, vollmechanisierte Schilde. Die Stützung der Ortsbrust erfolgt über ein nahezu geschlossenes, werkzeugbestücktes Schneidrad, Schürfscheibe genannt. Hauptanwendungsbereiche von Schildmaschinen mit Vollschnittabbau …
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Das Bohrgut gelangt durch die Bodeneintrittsöffnungen und wird von einem Förderband, Kratzketten oder einer Förderschnecke an nachgeschaltete Fördereinrichtungen (Transportkarren, gleisgeführte Loren oder Förderband) übergeben. Die Bodeneintrittsöffnungen sind entweder fest [Akker01] oder variabel einstellbar mit verschließbaren Sektoren [FI-Lovata]. (Bild: Offene Schildmaschinen mit Schürfscheibe und mechanischer Stützung der Ortsbrust - Variabel einstellbare …
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(Bild: Schildmaschine mit Vollschnittabbau - Ortsbrust mit Druckluftstützung (SM-V3))
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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]. |
Hauptanwendungsbereich von Schildmaschinen mit Vollschnittabbau und … |
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(Bild: Schildmaschine mit Vollschnittabbau - Ortsbrust mit Flüssigkeitsstützung (SM-V4)) Bei diesem geschlossenen Schildmaschinentyp wird dem an der Ortsbrust anstehenden Wasser- und Erddruck mittels druckgeregelter Stützflüssigkeit entgegengewirkt. Hauptanwendungsbereiche von Schildmaschinen mit Vollschnittabbau und Flüssigkeitsstützung der Ortsbrust: -
alle Locker- und Festgesteine (Klassen LN und LB) bis Zusatzklasse S2
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bei Verwendung eines Felsbohrkopfes: …
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Das Bohrklein wird mit der Stützflüssigkeit vermischt, durch geeignete, leistungsfähige Pumpen aus dem Sohlenbereich der Abbaukammer abgepumpt und über ein Leitungssystem der Separationsanlage zugeführt . Diese Anlage trennt das Bohrklein von der Stützflüssigkeit, die dann wieder zum Stütz- und Fördervorgang in die Abbaukammer der Schildmaschine zurückgeführt wird. |
Es wird in Abhängigkeit des Stützprinzips unterschieden: |
Slurryschilde (Bild: Slurryschild … |
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Bei den Slurryschilden erfolgt die Stützdrucksteuerung innerhalb der Abbaukammer durch den über Pumpen gesteuerten Zu-und Abfluss der Stützflüssigkeit. (Bild: Plus/Minus)Nachteil von Slurryschilden: (Bild: Slurryschild mit Felsbohrkopf vom Typ AVN 1500 T (Außendurchmesser 1980 mm) mit Teleskopstation im Festgestein (Bild 9.2.2.8.4.1) (Bild 9.2.2.8.4.1) - Längsschnitt … |
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(Bild: Hydroschild ohne Bohrkopf) |
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 wird. Das wesentlichste abweichende Konstruktionsmerkmal der Hydroschilde von den Slurryschilden ist die durch eine Tauchwand in zwei Bereiche aufgeteilte Abbaukammer. |
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Vorteile der Hydroschilde: -
Die Flüssigkeit der Druckkammer bildet ein Puffervolumen, das in Kombination mit der schnellen Dekompression des Druckluftpolsters in der Lage ist, in einem vorgegebenen Rahmen plötzliche Verluste der Stützflüssigkeit (Anfahren von Störzonen, Durchlässigkeiten des Baugrundes, Hohlräumen etc.) ohne Einbruch der Ortsbrust auszugleichen.
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Regelung des Stützdruckes und die Durchflussmenge des Förderkreislaufes …
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Ein Mixschild ist eine flüssigkeitsgestützte Schildmaschine für vielschichtige, komplexe Geologien, insbesondere mit hohem Wasseranteil und hohen Wasserdrücken. Ausgangsbasis für den Mixschild ist das Prinzip des Hydroschildes. Er kann sowohl im Slurry als auch im Mixschild-Modus gefahren werden. Eine Bentonit-Suspension dient zur Stützung der Ortsbrust und gleichzeitig als Fördermedium. Die exakte Regulierung des Stützdrucks erfolgt dabei nicht …
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Slurryschild-Modus (Bild: Prinzipien des Mixschildes am Beispiel der Umstellung von Slurry- auf Hydroschild in Anlehnung an [FI-Herreb] [Bild: S&P GmbH] - Slurryschild-Modus) Mixschild-Modus (Bild: Prinzipien des Mixschildes am Beispiel der Umstellung von Slurry- auf Hydroschild in Anlehnung an [FI-Herreb] [Bild: S&P GmbH] - Hydroschild- bzw. Mixschild-Modus)
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Bei der Ortsbrust mit Flüssigkeitsstützung kommen als Bohrkopf in Frage: -
Schneidrad
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Schürfscheibe
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Felsbohrkopf
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Wichtig:
Die Entscheidung über die Anwendung eines geschlossenen, offenen oder verschließbaren Bohrkopfes wird im Wesentlichen durch die zu erwartende Kornverteilung der zu durchfahrenden Böden beeinflusst.
Darüber hinaus besteht bei Schilden mit flüssigkeitsgestützter Ortsbrust die Möglichkeit, mit Hilfe von Steinbrechern die vom … |
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