Multi-Mode Tunnelvortriebsmaschinen / Multi-mode tunnel boring machines

Der maschinelle Tunnelvortrieb eroberte sich in den letzten Jahrzehnten immer weitere Anwendungsgebiete durch die Entwicklung von Tunnelbohrmaschinen (TBM) fuer verschiedenste Baugrundverhaeltnisse. Vorgestellt werden die aktuell gebraeuchlichen Tunnelbohrmaschinen einschliesslich der neuesten Weiterentwicklungen. Grundsaetzlich unterscheidet man drei Maschinentypen: offene Einfachschilde, geschlossene Erddruckschilde (EPB-Schilde) und geschlossene Fluessigkeitsschilde. Jedes dieser Verfahren hat in seinem speziellen Hauptanwendungsgebiet Vorteile. Je nach Maschinentyp reichen die Anwendungen von einem standfesten, nicht oder gering wasserfuehrenden Baugrund ueber feinkoernigen, in der Regel nicht standfesten wasserfuehrenden Baugrund bis hin zu einem grobkoernigen, nicht standfesten und in der Regel wasserfuehrenden Baugrund. Die Abbauarten und der Transport des Ausbruchsmaterials unterscheiden sich bei den verschiedenen Maschinentypen. Da bei vielen Tunnelvortrieben entlang der Strecke unterschiedliche Baugrundverhaeltnisse vorliegen, wurden umbaubare Schilde entwickelt, die sich den jeweiligen Baugrundverhaeltnissen anpassen. Das Grundkonzept dieser "Multi-Mode-TBM" beinhaltet Modifikationen des Stuetzdrucks und der Abraumfoerderungen, die einen Wechsel zwischen Fluessigkeitsstuetzung, Erddruckstuetzung und offenem Modus erlauben. Dabei unterscheidet man zwei grundsaetzliche Umsetzungsarten: Multi-Mode-TBM mit modularem Aufbau und Multi-Mode-TBM mit parallel integrierten Komponenten fuer mehrere Bodenarten. Der Wechsel des Vortriebsmodus wird anhand des Vorgehens und mit Angabe der Vor- und Nachteile und durch Nennung von damit vorgetriebenen Referenzobjekten beschrieben, und zwar fuer den Wechsel zwischen offenem Einfachschild und geschlossenem Erddruckschild, fuer den Wechsel zwischen geschlossenem Fluessigkeitsschild und offenem Einfachschild sowie fuer den Wechsel zwischen geschlossenem Fluessigkeitsschild und Erddruckschild. Diese hybrid konzipierten Multi-Mode-TBM bieten eine hohe Flexibilitaet bei der Wahl des Stuetz- und Abbauverfahrens und damit eine hohe Anpassung an die auf der Vortriebsstrecke vorhandenen unterschiedlichen geologischen und hydrogeologischen Verhaeltnisse. Die praktische Umsetzung des Wechsels von fluessigkeitsgestuetzter Betriebsart zur erddruckgestuetzten Betriebsart erwies sich als aufwendig. Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, wurde ein neuartiges Maschinenkonzept entwickelt, das die Vorteile der beiden Maschinentypen in einem Maschinentyp vereinigt. Bekannt wurde dieses Konzept unter dem Namen "Variable-Density-Konzept". Die Zielvorgabe der Entwicklung war, den Vortriebsmodus zu wechseln, ohne Modifikationen in der Abbaukammer, an der Maschine oder im Nachlaeuferbereich vornehmen zu muessen. Die Funktionsweise wird im Einzelnen beschrieben. ABSTRACT IN ENGLISH: Classic tunnelling shields can reach their technical, but also their economic limits, when they have to drive through highly varied geologies along the tunnel route. A tunnel route may pass through extended sections of stable rock faces which alternate with soft, water-bearing loose soils. Such tunnelling routes are among the most demanding challenges in tunnel construction and they have to be mastered more and more often, because important infrastructures nowadays are being built in such formations. Herrenknecht has developed so-called multi-mode tunnel boring machines especially for ground conditions of this kind. These are hybrid tunnel boring machines which offer optimum safety and flexibility when choosing the support and excavation method. They allow for an optimum tunnelling strategy that is adaptable to the conditions along the tunnel alignment. And they also have a positive influence on the desired efficiency. Multi-mode machines have different concepts in terms of how rapidly or how easily they can be adapted. The functionalities of the multi-mode TBM and the corresponding reference projects are described. In addition, the paper deals with the innovative concept of the Herrenknecht Variable Density TBM, a first universal tunnel boring machine for mixed ground conditions. (A)

Language

  • German
  • English

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Filing Info

  • Accession Number: 01525460
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: May 27 2014 4:56PM