Entwicklung des LDSM-und HDSM-Konzepts für Variable-Density-TBM

Quelle/credit: Herrenknecht AG

1 Geologischer Überblick für den unterirdischen Streckenabschnitt der „Blue Line“ von Sungai Buloh nach Kajang des Klang Valley MRT Projekts in Kuala Lumpur, Malaysia

Quelle/credit: Herrenknecht AG

Quelle/credit: Herrenknecht AG, Michael Straesser

2 Herausforderungen für die Vortriebstechnik bei der Durchörterung des verkarsteten Kalksteins in Kuala Lumpur, Malaysia, Wechsel zwischen Locker- und Festgestein (Mixed-face Bedingungen)

Quelle/credit: Herrenknecht AG, Michael Straesser

Quelle/credit: TLB, Britta Schoesser

3 Montage der ersten Variable-Density-TBM S-774 mit einem Außendurchmesser von 6,6 m im Startschacht Cochcrane in Kuala Lumpur, Malaysia, im März 2013

Quelle/credit: TLB, Britta Schoesser

Quelle/credit: Herrenknecht AG, Michael Straesser

4 Druckgradienten des Stützdrucks in der Abbaukammer für die LDSM und HDSM

Quelle/credit: Herrenknecht AG, Michael Straesser

Quelle/credit: TLB

5 Dichteentwicklung der HDSM [g/cm³] auf Basis einer LDSM B1 5% durch Zugabe von Kalksteinmehl [g/1l LDSM]

Quelle/credit: TLB

Quelle/credit: TLB/Herrenknecht

6 Ergebnisse der Injektionsversuche (exemplarisch)

Quelle/credit: TLB/Herrenknecht

Quelle/credit: TLB

7 Vergleich der Auslaufzeiten für HDSM mit Dichten von 1,5 t/m³
und 1,7 t/m³ bestehend aus den Produkten B1 5% + GER Kalksteinmehl (blaue Linie) und CBS2 5% + KL Kalksteinmehl (rote Linie)

Quelle/credit: TLB

8 Vergleich der Marsh-Zeiten für 1 l Suspension nach DIN 4127 für LDSM und HDSM, bestehend aus den Produkten CBS2 + KL limestone powder und
B1 + GER Kalksteinmehl (rot markierte Balken zeigen Suspensionen, die nicht aus dem Marsh-Trichter auslaufen)

Quelle/credit: TLB

9 Vergleich der Bingham-Fließgrenzen ermittelt mit dem Rotationsviskometer gemäß API 13B für LDSM und HDSM, bestehend aus den Produkten
CBS2 + KL limestone powder und B1 + GER Kalksteinmehl

Quelle/credit: TLB

10 Vergleich der Filterkuchendicke aus dem Filterpressversuch bei 7 bar für 7,5 min nach DIN 4127 für LDSM und HDSM, bestehend aus den Produkten CBS2 + KL limestone powder und B1 + GER Kalksteinmehl

Quelle/credit: TLB

Quelle/credit (2): TLB

11 Ergebnisse der Carrying Capacity Tests für HDSM bestehend aus den Produkten B1 + GER Kalksteinmehl und den Zusatzkörnungen Sand A (1–2 mm), Sand B (2–4 mm) und Kies C (5,6–8 mm) (Mengenangaben Sand in g/1,0 l Suspension): Rot = keine Carrying Capacity; Grün = Carrying Capacity

Quelle/credit (2): TLB

Quelle/credit: TLB

12 Ergebnisse der Carrying Capacity Tests für HDSM bestehend aus den Produkten CB2 + KL limestone powder und den Zusatzkörnungen Sand KL

(<1 mm), Sand KL (1,2–2,4 mm) und Sand KL (2,4–4,8 mm) (Mengenangaben Sand in g/1,0 l Suspension): Rot = keine Carrying Capacity; Grün = Carrying Capacity

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Quelle/credit: TLB/Herrenknecht

13 Einsatzbereich der getesteten HDSM für ausgewählte Körnungslinien im Injektionsversuch

Quelle/credit: TLB/Herrenknecht

Quelle/credit: Herrenknecht AG, Michael Straesser

14 Vortriebsmodi der Variable-Density-TBM

Quelle/credit: Herrenknecht AG, Michael Straesser

Die Variation der Konsistenz des Stützmediums zwischen Bentonitsuspension und Erdbrei in Abhängigkeit vom aktuell durchfahrenen Baugrund ist das wesentliche Merkmal der Variable-Density-TBM (VD-TBM) von Herrenknecht. Für diesen speziellen Maschinentyp wurde ein Stützmedium mit erhöhter Dichte entwickelt, welches den Übergang von flüssig zu pastös zuverlässig abdeckt – das High Density Support Medium (HDSM). Bei ihrem ersten Einsatz für das Klang Valley MRT-Projekt in Kuala Lumpur durchörterten die VD-TBMs verkarsteten Kalkstein. Dieser besteht gleichzeitig aus Bereichen von Festgestein und Lockergestein. Mithilfe der HDSM kann die Ortsbruststützung in dieser ansonsten schwierig zu beherrschenden Geologie zuverlässig aufrechterhalten werden.

1 Einleitung

Der maschinelle Tunnelvortrieb im stark durchlässigen Baugrund und in extrem heterogener Geologie entlang der Vortriebstrasse verlangt vom eingesetzten Stützmedium eine zuverlässige Übertragung des Stützdrucks auf die Ortsbrust.

Grundsätzlich stehen für sehr variable Baugrundverhältnisse sogenannte Multi-Mode-TBM’s zur Verfügung, die sowohl im erddruckgestützten als auch im flüssigkeitsgestützten Modus fahren können. Der Wechsel vom Erddruck- zum Hydro-Modus erfordert hier allerdings einen technisch aufwändigen Umbau, der nur in speziell gelagerten Fällen einen wirtschaftlichen...

Dipl.-Ing. Michael Straesser, Projektmanager Herrenknecht, Traffic Tunnelling, Schwanau, Deutschland/Germany
Dipl.-Ing. Gusztav Klados, Director – Tunnels, Management, MMC Gamuda KVMR, Kuala Lumpur, Malaysia
Prof. Dr.-Ing. Markus Thewes, Ruhr-Universität Bochum, Lehrstuhl für Tunnelbau, Leitungsbau und Baubetrieb/
Institute for Tunnelling and Construction Management, Bochum, Deutschland/Germany
Dr.-Ing. Britta Schoesser, Senior Researcher, Head of Bentonite Laboratory, Ruhr-Universität Bochum, Lehrstuhl für Tunnelbau,
Leitungsbau und Baubetrieb/Institute for Tunnelling and Construction Managemen, Bochum, Deutschland/Germany