Maschinelle Vortriebe in klüftigem Fels (Zusammenfassung)
Bei maschinellen Vortrieben liegt ein komplexes Wechelspiel zwischen Tunnelvortriebsmaschine, Baugrund und Tübbingauskleidung vor. Insbesondere für Vortriebe im klüftigen Fels müssen diese Wechselwirkungen in Planung und Bau berücksichtigt werden, da sonst erhebliche Probleme auftreten können, die zu Bauzeit- und Baukosten-Überschreitungen führen. Eine wesentliche Voraussetzung hierfür ist das Verständnis sowie die realitätsnahe Beschreibung und Erfassung des Spannungs- und Verformungsverhaltens sowie der Durchlässigkeit des Felses, insbesondere der häufig vorliegenden Anisotropien der Festigkeit und Durchlässigkeit. Ein hierfür geeignetes Modell ist das Anisotropic Jointed Rock Model (AJRM).
Credit/Quelle: WBI
Im vorliegenden Artikel wird zunächst das Zusammenwirken des Gesamtsystems aus TVM, Baugrund und Tübbingauskleidung dem Grunde nach erläutert. Basierend auf dem Beispiel eines Buntsandsteins wird die realitätsnahe Beschreibung des Felses basierend auf dem AJRM beschrieben. Anschließend werden ausgewählte Ergebnisse von FE-Berechnungen vorgestellt, die an dem o. g. Gesamtsystem unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen durchgeführt wurden. Es wird gezeigt, dass das Trennflächengefüge, die Anisotropie der Festigkeit und Durchlässigkeit und die Sickerströmung erheblichen Einfluss auf die Standsicherheit der Ortsbrust, auf die Belastungen und Verformungen im Schild- und Tübbingbereich sowie auch auf die Eignung der Ortsbrust als Widerlager haben. Es ergeben sich daraus wesentliche Bedingungen für die Auslegung der Tunnelvortriebsmaschine (z. B. Pressenkräfte, Bemessung Schild, Bemessung Tübbinge, Erfordernis Druckluftstützung, etc.). Werden die maßgeblichen Eigenschaften des Felses nicht richtig berücksichtigt und wird die Wechselwirkung von Baugrund, Tunnelvortriebsmaschine und Tübbingauskleidung nicht angemessen erfasst, so besteht das Risiko, dass die TVM und die Tübbingauskleidung nicht angemessen geplant werden und beim Vortrieb Probleme auftreten.
Darüber hinaus liegen beim maschinellen Vortrieb im klüftigen Fels besondere Bedingungen hinsichtlich der Ringspaltverfüllung sowie hinsichtlich des Lösens (Verschleiß, Blocky Ground, Verklebung) vor, die entsprechende Maßnahmen erfordern. Auch hierauf wird im vorliegenden Artikel eingegangen.
In der Vergangenheit sind bei maschinellen Vortrieben im klüftigen Fels des Öfteren Schwierigkeiten aufgetreten, die zu einer Überschreitung der vorgesehenen Bauzeiten und -kosten geführt haben. Im Zuge der von der DB Netz AG geplanten Neubaustrecken sind eine Reihe langer Tunnel im klüftigen Fels geplant, die aufgrund ihrer Länge für den maschinellen Tunnelvortrieb in Frage kommen. Die Autoren möchten mit dem vorliegenden Artikel die relevanten Fragestellungen aufzeigen und damit einen Beitrag zu einer besseren Kosten- und Terminsicherheit zukünftiger Projekte leisten.
