Messestart nach Maß: Herrenknecht AG gewinnt bauma Innovationspreis 2022

Die Auszeichnung erfolgte für den nächsten Innovationsschub bei der maschinellen Herstellung leistungsfähiger Tunnelinfrastrukturen in allen gängigen Softground-Konstellationen (weiche Baugrundformationen mit und ohne wasserführende Schichten). Der mit neuester Hoch-Technologie ausgestattete kontinuierliche Tunnelvortrieb führt bei längeren Tunnelstrecken zu einer signifikanten Verkürzung von Bauzeiten. Diese Neuentwicklung wird bei einem High-Impact-Mobilitätsprojekt in Europa eingesetzt.

Am 24. Oktober 2022 öffnete in München die weltgrößte Messe der Bau-, Baustoff- und Bergbaumaschinenindustrie, die bauma, ihre Tore. Im Rahmen der feierlichen Eröffnungsveranstaltung verkündete die Jury die Gewinner des renommierten bauma Innovationspreises 2022. In der Kategorie „Maschinentechnik“ geht der Preis an die Herrenknecht AG für die Entwicklung des kontinuierlichen Vortriebs bei der maschinellen Erstellung unterirdischer Hochleistungsinfrastrukturen.

Dr.-Ing. E.h. Martin Herrenknecht, Gründer und Vorstandsvorsitzender der Herrenknecht AG, anlässlich der Preisverleihung: „Der kontinuierliche Vortrieb ist der nächste bedeutende Innovationsschritt im maschinellen Tunnelbau. Neue Verkehrswege im Untergrund müssen immer schneller gebaut werden. Mit dem kontinuierlichen Vortrieb gewinnen Bauherren und ausführende Bauunternehmen einen entscheidenden Zeitvorteil, von dem letztlich das Gesamtprojekt sowie alle beteiligten Partner profitieren. Eisenbahn-, U-Bahn- oder Straßentunnel können signifikant schneller gebaut und in Betrieb genommen werden. Besonders stolz bin ich auf den Innovationspreis, da das neue Vortriebsverfahren in Schwanau von unseren erfahrenen Ingenieuren zusammen mit jungen Kolleginnen und Kollegen entwickelt und zum Einsatz gebracht wurde.“

Die Herrenknecht AG gewinnt den bauma Innovationspreis bereits zum dritten Mal: 2019 wurde der Preis für das Verfahren E-Power Pipe® zur umweltschonenden Verlegung von Erdkabeln verliehen und im Jahr 2013 für Pipe Express®, ein halboffenes Verfahren zur Verlegung von Pipelines.

Bis dato wird der maschinelle Tunnelvortrieb mit Schildmaschinen vorwiegend in einer diskontinuierlichen Bohren-Ringbau-Abfolge ausgeführt. Das Vorbohren des Tunnels und der Einbau der Tübbingsegmente erfolgen sequenziell, dem Bohrhub folgt eine Ringbau-Sequenz, was auf einen klassischen Stop-and-Go-Prozess hinausläuft. Erst wenn ein Tübbingring komplett verbaut ist, kann der anschließende Vortriebszyklus gestartet werden. Ein diskontinuierlicher Vortrieb beim Herstellen von Tunneln in weichen Baugrund-Formationen kostet auf längere Strecken gesehen Zeit. Ein kontinuierlicher Vortriebsprozess, bei dem der Ringbau und das Vorwärtsbohren synchronisiert werden, kann dagegen zu einer erheblichen Einsparung von Bauzeit beitragen. Hierfür konzipierten die Ingenieure von Herrenknecht ein auf neuesten Technologien und Engineering aufbauendes Verfahren.

Es ist ein bedeutender Schritt nach vorne. Das neue kontinuierliche Vortriebssystem, welches die Ingenieure der Schwanauer TBM-Manufaktur konsequent ausentwickelten, erzielt auch in der Umsetzung eine nennenswerte Effizienz-Steigerung. Insbesondere bei längeren Tunnelstrecken führt ein fortlaufend organisierter Vortrieb zu einer messbaren Einsparung von Bauzeit.

Grundlagen des kontinuierlichen Vortriebs

Mit Blick auf den Vortrieb stellt die Innovation folgenden Prozessablauf sicher: Im kontinuierlichen Vortrieb übernehmen diejenigen Vortriebszylinder, die die Maschine nach vorne zum Bohren schieben, den Kraftanteil derjenigen Zylinder, die für den Ringbau zurückgezogen sind. Damit unter diesen Bedingungen die Maschine ihre Steuerrichtung sicher beibehält, muss der Druckschwerpunkt aus der Summe der vortreibenden Kräfte in seiner Lage unverändert bleiben. Im Mittelpunkt des kontinuierlichen Vortriebs stehen daher eine leistungsfähige Rechnerarchitektur und verfahrensspezifische Software-Programme, die die nötigen Drücke in den Vortriebszylindern präzise kalkulieren. Sie gewährleisten, dass der Maschinenfahrer die Tunnelvortriebsmaschine wie bisher zuverlässig auf der vorgegebenen Trasse steuern kann.

Sichere Steuerung im kontinuierlichen Vortrieb

Im kontinuierlichen Vortrieb steuert der Maschinenfahrer nicht mehr manuell über Drehregler (Potentiometer) auf dem Bedienpult, mit denen er die Drücke in den Vortriebszylindern reguliert. Herrenknecht hat hierfür das System Center of Thrust (CoT) neu entwickelt, das den Schildfahrer unterstützt, die Maschine präzise zu steuern. Es besteht aus einem Panel, das dem Bediener die aktuelle Lage des Druckschwerpunktes anzeigt und auf dem er die gewünschte Position des Druckschwerpunktes wählt. Die entsprechende Ansteuerung der Vortriebszylinder übernehmen die Algorithmen des Systems. Im Vergleich zur manuellen Steuerung über Potentiometer bietet der CoT die Perspektive, Richtungsvorgaben effizienter und effektiver auszuführen. Das CoT-System kann somit nachhaltig zur Wirtschaftlichkeit des Bauvorhabens sowie zur Qualität des unterirdischen Bauwerks beitragen.

Schneller dank fortschrittlicher Herrenknecht-Technologie

Mit dem kontinuierlichen Vortrieb kann gegenüber dem bisherigen diskontinuierlichen Verfahren eine Steigerung der Gesamtvortriebsleistung bis zu einem Faktor von 1,6 erreicht werden. Dies kann bei langen Tunneln zu einer erheblichen Verringerung der Bauzeit führen. Das Einzigartige der Lösung von Herrenknecht ist: Der kontinuierliche Vortrieb kann auf allen Maschinentypen in weichen Baugründen angewendet werden.

Das Verfahren des kontinuierlichen Vortriebs wird beim Großprojekt High Speed 2 – eine neue Eisenbahnverbindung zwischen London und Birmingham – eingesetzt.

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