|
|
|
Dieser Vortrag ist Teil der Vortragsreihe „Grabenloser Leitungsbau“ und beschäftigt sich mit den Grundlagen der Vortriebssteuerung, -vermessung und -überwachung.
|
|
Die Verlegung von Ver- und Entsorgungsleitungen erfolgt heute noch immer überwiegend in offener Bauweise durch Ausheben eines Grabens, Verlegung der Leitung im Schutze einer Böschung oder eines Verbaus und anschließendes Verfüllen des Grabens. Angesichts der damit verbundenen zahlreichen Nachteile und des wachsenden Umweltbewusstseins der Bevölkerung ist es zwingend notwendig, in Zukunft viel stärker als bisher den grabenlosen Leitungsbau als Alternative …
|
|
(Bild: Einfacher Handschild - Ortsbrust mit natürlicher Stützung) |
Handschilde sind nichtmechanisierte, offene Schildmaschinen bei denen der an der Ortsbrust anstehende Boden durch Handabbau unter Verwendung von Hilfswerkzeugen (Hacke, Spaten, Schaufel oder Abbauhammer) gelöst wird . Die Abförderung erfolgt mit Hilfe von Förderbändern, Transportkarren oder gleisgeführten Förderkübeln (Förderloren). |
|
Beispiele:
(Bild: Handschild (Außendurchmesser … |
|
|
|
(Tabelle: Einteilung von Handschilden nach der Art der Ortsbruststützung [FI-Steina]) |
|
|
(Video: Ortsbrust mit natürlicher Stützung – Abbau der Ortsbrust mittesls Schrämmkopf) Wichtig: Die natürliche Stützung der Ortsbrust bei Schildmaschinen ist immer dann gegeben, wenn der anstehende Baugrund grundwasserfrei und die Ortsbrust a priori standfest ist (Ortsbrust ohne Stützung) oder durch einen sich bildenden Erdkeil mit natürlichem Böschungswinkel ausreichend gestützt wird. Vielen Dank für die Bereitstellung dieses Videos an die Epping …
|
|
Bei der Teilstützung wird die Ortsbrustfläche in Teilabschnitte unterteilt und entweder durch natürliche Teilstützung auf Bühnen (Bühnenschilde) und/oder durch mechanische Teilstützung mittels Brustplatten gestützt. (Bild: Handschild mit Bühnen (Bühnenschild) - Ortsbrust mit natürlicher Teilstützung) (Bild: Handschild mit Brustplatten - Ortsbrust mit mechanischer Teilstützung) (Bild: Handschild mit Bühnen und Brustplatten - Ortsbrust mit …
|
|
Wichtig: |
Schildmaschinen mit teilflächigem Abbau von Hand kommen bevorzugt zum Einsatz bei: -
kurzen Vortriebsstrecken unter 50 m
-
Kreuzungen von Verkehrswegen
-
Vortrieb von Sonderquerschnitten
-
grundwasserfreiem Locker- und Festgestein
|
|
|
SM-T1 - Einsatzbereiche: -
standfeste, bindige Böden, d.h. steif-halbfeste und feste bindige Lockergesteine (Bodenklasse LBM 2 und 3 bzw. LBO 2 und 3 nach DIN 18319) mit einer Druckfestigkeit von ca. 1,0 N/mm2
-
Fels mit einaxialer Druckfestigkeit ≥5 N/mm2 (Klassen FD 2 bis 4 bzw. FZ 2 bis 4)
|
SM-T2 - Einsatzbereiche: -
locker bis dicht gelagertes nichtbindiges Lockergestein (Klassen LNE 1 bis 3 bzw. LNW 1 bis 3) mit einem Korngrößenanteil < 0,02 …
|
|
|
|
|
(Bild: Schild mit fest installierter Abbaumaschine - Ortsbrust mit natürlicher Stützung) |
Die Schildmaschinen mit mechanisch teilflächigem Abbau entsprechen konzeptionell dem Konstruktionsprinzip des Handschildes. Sie sind charakterisiert durch einen mechanisierten, offenen (SM-T1 oder SM-T2) oder geschlossenen Schild (SM-T3 oder SM-T4) mit fest installierter Abbaumaschine für das partielle Lösen des an der Ortsbrust anstehenden Locker-/Festgesteins. |
|
|
(Tabelle: Einteilung von Schildmaschinen mit mechanisch teilflächigem Abbau nach der Art der Ortsbruststützung [FI-Steina]) |
|
|
(Bild: Stützdiagramm beim Druckluftverfahren in Anlehnung an [Wittk99] [Bild: S&P GmbH]) Bei Schildmaschinen mit Druckluftstützung (SM-T3) handelt es sich um geschlossene Schilde auf der Basis der Schildtypen SM-T1 und SM-T2, bei denen die Ortsbrust mit abströmender Druckluft, d.h. "Luft mit einem Druck von mehr als 0,1 bar über dem atmosphärischen Druck" [DINEN12110:2014] beaufschlagt wird, um die Arbeitskammer (nach DIN EN 12110 "Raum, in dem Arbeiten …
|
|
Arbeitskammer:
Raum, in dem Arbeiten in Druckluft ausgeführt werden. [DINEN12110:2014] Druckluftschleuse:
Druckbehälter mit einer oder mehreren Kammern, die den Übergang zwischen Bereichen mit unterschiedlichem Druck ermöglichen. [DINEN12110:2014] Materialschleuse:
Druckluftschleuse, durch die ausschließlich Materialien oder Geräte in die Arbeitskammer ein oder aus dieser ausgeschleust werden. [DINEN12110:2014] Personenschleuse:
Druckluftschleuse, … |
|
|
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."
|
|
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")
-
mitgeführte Druckluftschleuse(n) im Rohrstrang
-
mitgeführte Druckluftschleuse(n) im Nachläufer
Druckluftschleuse über dem Startschacht Mitgeführte Druckluftschleuse im Rohrstrang
|
|
Schildmaschinen mit Druckluftstützung finden Anwendung [Krets72]: -
in Bodenarten, bei denen eine Grundwasserabsenkung technisch, ökologisch oder wirtschaftlich nicht zu empfehlen ist
-
in Bereichen, in denen durch Grundwasserabsenkung schädliche Senkungen zu erwarten sind
-
bei der Unterquerung von Gewässern
-
zur Stabilisierung der Ortsbrust
|
|
Die Einsatzgrenzen des Vortriebes unter Druckluft werden bestimmt durch [Krets72]: -
den nach der Druckluftverordnung [DruckLV2013] zugelassenen Überdruck von maximal 3,6 bar
-
die Luftdurchlässigkeit des Baugrunds
-
die Mindestüberdeckung über dem Rohrscheitel (Nachweis der Ausbläsersicherheit)
-
die Wirtschaftlichkeit, die wegen der hohen Investition nur bei größeren Vortriebslängen zu erreichen ist
-
den Zeit- und Kostenaufwand, bedingt durch das notwendige …
|
|
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
-
Erosions-Ausbläser
(Bild: Ausbläserarten in Anlehnung an [FI-Baben] [Bild: S&P GmbH] - Gasometer-…
|
|
(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].
|
|
(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 …
|
|
Wichtig:
Arbeiten in Druckluft erfordern spezielle sicherheitstechnische Anforderungen an die Drucklufteinrichtungen und besondere Sicherheitsmaßnahmen, um das Personal vor gesundheitsschädlichen Einflüssen zu schützen. |
|
(Tabelle: Aufenthalts- und Ausschleusungszeiten für Arbeiten im Überdruck [DruckLV2013]) |
|
|
|
|
(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:
|
|
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 …
|