LÖTSCHBERG-BASISTUNNEL – LOS STEG/RARON

LÖTSCHBERG-BASISTUNNEL – LOS STEG/RARON
PORR TUNNELBAU IN DER SCHWEIZ
Dipl.-Ing. Bernd Raderbauer
LÖTSCHBERG BASE TUNNEL – STEG/RARON CONTRACT SECTION
PORR TUNNELBAU IN SWITZERLAND
With a length of 34.6km, the Lötschberg Base Tunnel
will be the first true underground passage through the
Alps. Connecting Frutigen in Berner Oberland with
Raron in Wallis, the project provides for two uni-directional single-track rail tunnels to be put in service in
2007. The main tunnelling work was divided into three
sections, the southern section being constructed by
the MaTrans joint venture. A length of about 19km was
driven by two tunnel boring machines and about 5km
by drill-and-blast. Another 120,000m3 was excavated
for such structures as crosscuts and underground
chambers. As a first step massive retaining walls had to
be provided at the Raron portal to create the areas
necessary for the installations. This limited space had
to accommodate not only the tunnelling installations,
but the equipment needed for the two bridges over the
Rhone and a local concrete factory.
Tunnelling through use of the tunnel boring machines
(TBM) of 9.43m diameter posed particular challenges.
This was among the world’s first drives using an open
large-diameter hard-rock TBM under a thick cover in
crystalline rock. A number of major problems had to be
tackled by the joint venture over a period of years, including an overburden up to 2km thick, an unstable working face, high rock strengths, and a high abrasiveness.
The tight construction schedule, the large volume of
parallel operations, and the great hauling distances
involved made huge demands in terms of logistics.
Substantial investments in site equipment and the logistics system were needed to meet the construction
schedule, and the overall project organisation had to be
tailored to the magnitude of the project.
The interior works remain to be completed. Six out of
the twelve formwork wagons used during peak periods
are still working. The operations are proceeding rapidly
and the project will be handed over on time.
ALLGEMEINES
Lötschberg-Basistunnel gesamt
Frutigen
Sondierstollen Kandertal
.7
ca
1.5
.5
km
Fensterstollen Mitholz
k
9.6
km
m
Mitholz
Sprengvortrieb (SPV)
Tunnelbohrmaschine (TBM)
8.
7
km
6.
6
km
1.5
km
Ferden
4.1
km
Fensterstollen Ferden
5.
2
10
.2
km
Fensterstollen Steg
3.3 km
Schon Ötzi suchte noch nach einem effizienten Weg
über die Alpen, aber im Vergleich zu früher kämpft man
heute in Europa mit immer mehr alpenquerendem Transitverkehr. Die Folgen davon sind Verkehrsprobleme
und Umweltbelastungen, diese Probleme könnten zum
Teil durch den Ausbau der Bahn gelöst werden. Zur
Entlastung des Lötschberg-Scheiteltunnels – 14,6 km,
gebaut von 1906 bis 1913 – wird seit 1988 am Lötschberg-Basistunnel geplant. Nach mehreren Volksabstimmungen wird dieser Tunnel derzeit als erster echter Alpenbasistunnel mit einer Länge von 34,6 km realisiert.
Damit sollen der Bahntransport von Reisenden und
Fracht zwischen Zentral- und Südeuropa erleichtert
und die Schweiz besser an das Europäische Schienennetz angebunden werden.
Steg
km
4.9
km
Raron
DAS PROJEKT
Der Lötschberg-Basistunnel führt von Frutigen im Kanton Bern nach Raron im Kanton Wallis. Er ist als zwei-
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© 2005 · PORR-GRAFIKDIENST · P0405A02
Lötschberg-Basistunnel im Gesamten (BLS AlpTransit AG)
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röhriger, richtungsgetrennter Einspur-Eisenbahntunnel
konzipiert und wird im Jahr 2007 in Betrieb gehen. Dabei ist geplant, den Tunnel in mehreren Ausbauetappen
den wachsenden Bedürfnissen anzupassen. In der derzeit realisierten ersten Etappe wird die östliche Röhre
durchgehend als Bahntunnel ausgebaut, in der nicht
durchgehend aufgefahrenen Weströhre verbleiben einige Bereiche im Rohbau. Der Achsabstand zwischen
den beiden Röhren beträgt in der Regel 40 m. Aus
Sicherheitsgründen werden die Röhren alle 333 m mit
Querschlägen verbunden. Das gesamte Röhren- und
Stollensystem, das im März 2005 zu 100% ausgebrochen sein wird, umfasst 91.770 m.
Die Herstellung des Tunnels wurde infolge von zeitlichen, logistischen und sicherheitstechnischen Überlegungen in drei Hauptabschnitte unterteilt, nämlich in
das nördliche Los Mitholz, das Los Ferden und das
südliche Los Steg/Raron.
BLS AlpTransit AG. Am 30. Mai 2000 folgte noch zusätzlich der Zuschlag für das Los Raron.
Das Los Steg/Raron beinhaltet vier Vortriebsabschnitte:
• Den Abschnitt Steg mit einer Länge von 8.925 m,
vom Portal Niedergesteln aus über die Verknüpfung
Lötschen bis zur Losgrenze Ferden, aufgefahren mit
einer TBM.
• Den Abschnitt Raron Ost mit einer Länge von
10.008 m, vom Portal Raron bis zur Losgrenze Ferden, ebenfalls als TBM-Vortrieb aufgefahren.
• Den Abschnitt Raron West mit einer Länge von
4.603 m, vom Portal Raron bis zur Verknüpfungskaverne Lötschen, im Sprengvortrieb (SPV) erstellt.
• Den Ausbruch der zusätzlichen Bauwerke, wie Querschläge, Betriebszentralen, Verknüpfungs- und Spurwechselkavernen mit in Summe rund 120.000 m3
Ausbruch, erstellt im Sprengvortrieb.
BAUPROGRAMM
BAULOS STEG/RARON
Mit den Arbeiten des Loses Steg/Raron wurde eine Arbeitsgemeinschaft, bestehend aus vier europäischen
Partnern mit je 25% Beteiligung, beauftragt. Die kaufmännische Leitung der Arbeitsgemeinschaft liegt bei
der Allgemeine Baugesellschaft – A. Porr AG. Zunächst
konnte sich die Arbeitsgemeinschaft beim Los Steg
gegen alle Mitbewerber durchsetzen und erhielt am
12. November 1999 den Auftrag vom Bauherrn, der
Netzwerklösung Schweiz
Frankfurt/Hamburg/Rotterdam
Paris
Karlsruhe
Bruxelles
Stuttgart
PROJEKTDATEN BAULOS STEG/RARON
Strasbourg
München
Paris
Dijon
Wien
Basel
Zürich
Wien
Auftragnehmer
BLS AlpTransit AG
Arbeitsgemeinschaft MaTrans
Vortriebslänge Hauptröhren
ca. 23,5 km
Querschnitt Normalprofil
TBM
SPV
ca. 69,4 m2
ca. 64,6 m2
Geneve
Milano
Venezia
Torino
Bologna
Avignon
Espana
Auftraggeber
Innsbruck
Bern
Lyon
Seit Juli 1999 befinden sich die Basistunnel-Röhren am
Lötschberg im Bau, wobei bereits vorab Erkundungsund Zugangsstollen ausgeführt wurden. Bis Ostern
2005 wurde das ganze Röhrensystem ausgebrochen.
Danach galt es, den Innenausbau sowie die bahntechnische Ausrüstung abzuschließen. Im Jahr 2007 wird
der Lötschberg-Basistunnel voraussichtlich dem Verkehr übergeben werden.
Im Baulos Steg wurden von Oktober 2000 bis September 2002 ab dem Portal Niedergesteln der gesamte
Fensterstollen und der Basistunnel West von der
Verknüpfungskaverne Lötschen bis zur Losgrenze
Ferden mit einer offenen Gripper-Hartgesteins-TBM
aufgefahren.
Ausbruchvolumen fest
ca. 1,8 Mio. m3
Genova
Anzahl Querschläge
Marseille
Anker
bestehende Hochgeschwindigkeitslinien
geplante Hochgeschwindigkeitslinien
Rom
noch nicht entschiedene Streckenführung
zu untersuchende Anschlussprojekte
AlpTransit-Linien
AlpTransit-Zufahrten
Schweiz und grenznahe internat. Flughäfen
Rollende Autobahn
konventionelle Linien
Spritzbeton theoretisch
31
ca. 220.000
ca. 50.000 m3
Ortbeton
ca. 340.000 m3
Tübbinge
ca. 12.600
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Lötschberg- und Gotthard-Basistunnel im Gesamtkonzept
(BLS AlpTransit AG)
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Kabelschutzrohre
ca. 260.000 m
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Lötschberg-Basistunnel Los Steg/Raron
Geologie
OSTRÖHRE
TO - TBM
m ü.M.
3000
WESTRÖHRE
3000
TUNNEL WEST SPV
Mallich
Kraftwerk Stollen
Ferden - Ladu
Jolibach
2000
Tellwald
Lötschental
Bietschbach
1500
PORTAL RARON
FENSTERSTOLLEN STEG
Roti Loiwina
2500
2500
2000
1500
St. German
1000
1000
500
500
Aar-Massiv (Altkrisallin: Gneise, Schiefer und Phyllite)
Aar-Massiv (Amphibolgneis, Amphibolit)
Doldenhorn-Decke
Aar-Massiv (Gastern-Granit, Zentraler Aare-Granit)
und Autochthon
Werkvertragsbauprogramm
2001
teg
ieb S
Vortr
Lieferung und
Montage TBM
Raron
2002
2002
n
aro
ron
M Ra
2003
ieb
R
PV
S
rtr
Vo
2003
b TB
ie
Vortr
Gewölbebe
Gewölbeb
ton Raron
West
Ausbruch Verknüpfungskaverne,
Spurwechsel, Betriebszentralen
Lötschen
Gewölbebe
ton Raron
Ausbau Verknüpfungskaverne usw.
Ost
Demontage
Installationen
Steg
Demontage
Installationen
Raron
2005
2004
2004
eton Ste
g
2005
2000
Baustelleninstallationen
und Außenarbeiten
Raron
Lieferung und Montage TBM Steg
2001
2000
Istallationen Steg
© 2005 · PORR-GRAFIKDIENST · P0405A03
Übersicht Basistunnel Süd (BLS AlpTransit AG)
Im Los Raron wurde die Oströhre vom Portal bis zur
Losgrenze Ferden von Juli 2001 bis Oktober 2003 mit
einer baugleichen offenen Gripper-Hartgesteins-TBM
erstellt; die Weströhre zwischen dem Portal Raron und
der Verknüpfung Lötschen wurde von Mai 2001 bis Juli
2003 im Sprengvortrieb ausgebrochen.
Der Bereich der Trias, eine Zone mit äußerst brüchigem
Gestein, wurde auch im Osttunnel von Februar bis Juni
2001 vorgängig zur TBM im Sprengvortrieb aufgefahren und mit schwerem Ausbau gesichert. Anschließend
wurde die Tunnelbohrmaschine durchgezogen.
Nach Abschluss der TBM-Vortriebsarbeiten Steg wurden der Ausbruch und Ausbau der Kavernen (Verknüp-
fungskaverne Lötschen, Spurwechselkaverne und zwei
Betriebszentralen, in Summe ca. 100.000 m3 Ausbruch) sowie der Querschläge realisiert.
Fotos: Arge MaTrans
Ebenfalls konnte nach Abschluss der jeweiligen Vortriebsarbeiten umgehend mit dem Ausbau der Tunnelstrecken begonnen werden. Diese Arbeiten wurden im
Abschnitt Steg (nur Basistunnel) von April 2003 bis Dezember 2004, in Raron West von August 2003 bis Oktober 2004 erledigt und werden in Raron Ost von März
2004 bis voraussichtlich Oktober 2005 ausgeführt. Abschließend werden noch Portalbauwerke, Betriebszentralen und Rekultivierungen realisiert.
Betriebszentrale Lötschen West, das Bild zeigt eindrucksvoll die Dimensionen (Arge MaTrans)
PORR-NACHRICHTEN . 147-2005
Produzierter Tübbing noch in
der Schalung
13
Normalprofil TBM
Normalprofil SPV
Ausbruchsicherung
Verkleidungsbeton
min 28 cm
+7,16
R=
3
R = ,60 m
5,8
0m
4,
28
=
R
Gleisplatte
Beton
SOK
Kabelkanal
+0,00
Tunnelabwasserleitung
Sohlbeton
Sickerkies
Gleisplatte
Beton
Kabelrohrblock
Kabelkanal
Bankett
Sohltübbing
Sohlbeton
Kabelrohrblock
Bankett
Kicker
Sickerkies
Sickerleitung
Sammelleitung Bergwasser
Die gesamten Ausbruch- und Ausbauarbeiten des Loses Steg/Raron liegen auf dem kritischen Weg für das
Bauprogramm des Lötschberg-Basistunnels.
Bisher konnten von der Arbeitsgemeinschaft alle Übergabetermine eingehalten werden, dies wird auch für die
noch verbliebenen Termine gelten.
Hüllbeton
Entwässerung
Drainagewasser
Entlastungsbohrungen
Auf die Lias-Kalke folgten Aalénientonschiefer und später ebenfalls verkarstete und wasserführende Malmkalke. Nördlich daran anschließend folgten die kristallinen
Gesteine des Aar-Massivs, beginnend mit Granodiorit
und Gneis, fein-grobkörniger Aare-Granit, granitische
Schollengneise und auf den nördlichsten 3 km schiefrigmassige Gneise mit Amphibolitlagen oder Einschlüssen. In der Regel beobachtete man in den oft alpin
stark zerscherten Amphiboliten offene Zerrklüfte, in denen häufig Asbest auftrat.
GEOLOGIE
PORTAL RARON
Infolge der beschränkten Platzverhältnisse stellt sich die
Situation am Portal Raron als äußerst komplex dar. Den
von der Arbeitsgemeinschaft zum Teil erst durch Stützbauwerke geschaffenen engen Landstreifen zwischen
Foto: Arge MaTrans
Die vom Lötschberg-Basistunnel durchquerten tektonischen und geologischen Einheiten geben einen Einblick
in einen wesentlichen Teil der schweizerischen Alpengeologie. Zwischen dem Nordportal Frutigen und dem
Südportal Raron findet man in den nördlichsten 13 Kilometer verschiedene, teils stark verschuppte Sedimentabfolgen der Wildhorn- und Doldenhorndecke sowie
Flysch und Tavayaner-Sandstein. Gegen Süden wurden
das Aar-Massiv und die autochthone Sedimenthülle
durchörtert.
Die Geologie des Loses Steg/Raron besteht im Wesentlichen aus homogenen und harten Gesteinsformationen, die sich gut für einen Vortrieb mit TBM eignen.
Nur in der Nähe vom Portal Raron galt es, die problematische Trias-Zone mit äußerst brüchigem Gestein zu
durchqueren.
Nördlich der Trias-Zone traf der Vortrieb auf verkarstete
und wassergesättigte Lias-Kalke, die mit dem Tunnelvortrieb drainiert wurden. Wie prognostiziert trocknete
in der Folge eine im obersten Teil des Ortes St. German
gelegene Trinkwasserquelle aus. Unerwartet dagegen
waren die Setzungen von bis zu 20 cm im über dem
Tunnel gelegenen Dorf St. German. Diese Setzungen
sind auf einen sehr heterogenen quartären Untergrund
mit lokal vorhandenen Torflinsen, Feinstsedimentlagen
und Bergsturzmaterial zurückzuführen.
SOK
+0,00
Tunnelabwasserleitung
Kicker
Entwässerung
Sammelleitung Drainagewasser
Hüllbeton
Bergwasser
14
Verkleidungsbeton
min 28 cm
+7,20
m
Abdichtung
oder
Drainage
Ausbruchsicherung
Abdichtung
oder Drainage
SOK
+0,00
Situation Portal Raron in der Phase des Ausbaues, von links nach rechts: Betonanlage,
Werkstatt, Portalbauwerk Raron West, Portal Raron Ost, Rohbau Betriebszentrale
PORR-NACHRICHTEN . 147-2005
Foto: Arge MaTrans
Baustellenübersicht, Portalsituation Raron
L3 wird der rückwärtige Bereich, der bereits aufgefahrene Tunnel sozusagen, bezeichnet.
Der Baufortschritt lässt sich kurz wie folgt beschreiben:
Die TBM verspannt sich seitwärts am Gebirge mit zwei
sogenannten Grippern. Dadurch können die Vorschubzylinder großen Druck nach vorne aufbauen. An der
Spitze der TBM dreht sich der Bohrkopf mit bis zu
sechs Umdrehungen pro Minute. Die direkt auf das Ge-
Foto: Arge MaTrans
den Portalen und dem Fluss Rhone beanspruchen
gleichzeitig das angrenzende Los des Brückenbauers,
ein bereits vor Baubeginn ansässiges Betonwerk und
die Arbeitsgemeinschaft selbst.
In dieser Situation müssen sowohl alle am Portal notwendigen Installationen, wie unter anderem Werkstatt,
Betonanlage, Absetzbecken, als auch alle Portalbauwerke, wie Stützmauern und Betriebszentralen untergebracht werden. Dies erfordert von allen Beteiligten
ein hohes Maß an Organisations- und Kommunikationsgeschick, sowie eine Beschränkung auf das Wesentlichste.
TBM-VORTRIEBE
Wie bereits erwähnt wurden in Steg der Zugangsstollen
und der Basistunnel West Lötschen-Ferden und in Raron Ost der Basistunnel Raron-Ferden mit Tunnelbohrmaschinen (TBM) aufgefahren.
Bei den beiden Tunnelbohrmaschinen handelte es sich
um einfach verspannte Hartgesteins-TBMs mit einem
Durchmesser von 9,43 m (Überschneider bis 9,63 m).
Eine Tunnelbohrmaschine setzt sich aus den Maschinenteilen Bohrkopf, Antrieb, Sicherungsbereich L1 und
dem Bereich L2 mit fünf Nachläufern inklusive einem
weiteren Sicherungsbereich L2 zusammen. Als Bereich
PORR-NACHRICHTEN . 147-2005
Gefräste Ortsbrust, schön zu sehen sind die Spuren der einzelnen Meissel
15
Foto: Arge MaTrans
birge drückenden Rollenmeißel am Bohrkopf lassen
den Fels in kleine Stücke, sogenannte Chips, platzen.
Am Bohrkopfumfang sind zwölf Schaufeln, sogenannte
Räumer, angebracht, die das Bohrklein aufnehmen, in
das Bohrkopfinnere führen, von wo es auf ein Förderband fällt, mit dem das ausgebrochene Material abtransportiert wird.
Nach zwei Metern Vortrieb sind die Vorschubzylinder
voll ausgefahren. Um die Maschine in Position zu halten, wird als Erstes eine Abstützung ausgefahren. Danach werden die Gripper vom Fels gelöst, eingezogen
DATEN DER TUNNELBOHRMASCHINE
Durchmesser
Länge der TBM
Herrenknecht AG
9,43 m (Überschneider bis 9,63 m)
Länge der TBM und Nachläufer
ca. 142 m
Gewicht Maschine und Nachläufer
ca. 1.450 t
Bohrhub
Umdrehungen
Versetzen eines Tübbings beim TBM-Vortrieb
ca. 22 m
2,0 m
bis 6/min
Foto: Arge MaTrans
Lieferant
BOHRKOPF
Gewicht
180 t
Max. empfohlene
Bohrkopfanpresskraft
16.020 kN
Max. Vorschubkraft
22.800 kN
Antrieb
Antriebsleistung
Drehmoment/Drehzahl
(Nennbereich)
Losbrechmoment zum Anfahren
elektromechanisch,
frequenzgesteuert
10 x 350 kW = 3.500 kW
0-3,76 U/Min / 8.825 kNm
6,0 U/Min / 5.570 kNm
14.216 kNm
Übersicht Tunnelbohrmaschine Steg
Typ
Anzahl
Überschneider
Schneidspurabstand im faceBereich (Spacing)
Max. empfohlene Anpresskraft
pro Meißel
17", nach hinten
wechselbar
60
4
Foto: Arge MaTrans
Bohrwerkzeuge (Meißel)
ca. 90 mm
267 kN
VERSPANNUNG
Hub
Max. Verspannkraft
2 x 860 mm
63.334 kN
Bohrkopf Tunnelbohrmaschine Raron
16
PORR-NACHRICHTEN . 147-2005
HERAUSFORDERUNGEN IM
HARTGESTEINS-TBM-VORTRIEB
Die Vortriebe Steg und Raron waren eine besondere
Aufgabe. Sie gehörten weltweit zu den ersten Vortrieben mit einer offenen Hartgesteins-TBM bei großem
Durchmesser und hohen Überlagerungen in kristallinem
Gebirge. Wichtige Erfahrungen, Problemlösungen und
Optimierungsansätze für zukünftige Vortriebe konnten
gesammelt werden. Nachfolgend werden einige Problembereiche, wie hohe Abrasivität, instabile Ortsbrust,
geringe Penetration bei hohen Druckfestigkeiten und
Asbestvorkommen, näher beleuchtet und Lösungen
aufgezeigt. Als Abrasivität bezeichnet man dabei eine
Summe verschiedener Gesteinseigenschaften, wie z.B.
Gehalt an schleifscharfen Mineralien mit hoher Härte,
Kornbindung, Gebirgsoberflächenbeschaffenheit, usw.
Die Abrasivität beeinflusst massiv den Verschleiß und
wird mit dem Cerchar-Index gewichtet.
HOHE DRUCKFESTIGKEIT UND ABRASIVITÄT
Während des Vortriebs im Gneis und im Granit hat sich
gezeigt, dass die Gesteinsfestigkeiten und die Abrasi-
PORR-NACHRICHTEN . 147-2005
Foto: Arge MaTrans
und um zwei Meter vorgefahren. Nach dem erneuten
Verspannen der Gripper kann die Abstützung eingezogen und der Druck nach vorne mit dem Andrehen für
den nächsten Hub aufgebaut werden. Auf der TBM
hinter dem Bohrkopf erfolgt sofort der Sicherungseinbau von Bewehrungsnetzen, Reibrohrankern, teilweise
Spritzbeton und Stahlbögen.
Auf den fünf Nachläufern befinden sich weitere Einrichtungen zur Felssicherung, zum Materialtransport und
für die Ventilation und Kühlung sowie sämtliche hydraulische und elektrische Aggregate. Sicherungsmittel sind
vor allem Anker, Netze, Spritzbeton und Sohltübbinge.
Im Regelprofil erfolgt die Felssicherung systematisch
nach den vorgegebenen Profiltypen, wobei vom Bauherrn fünf Ausbauklassen definiert wurden. Bei stabilen
Felsverhältnissen wurden sechs bis acht Stück 3,00 bis
3,80 Meter lange Swellex-Anker pro Laufmeter eingebracht. Als Kopfschutz wurden zusätzlich Bewehrungsnetze über etwa 220° des Umfanges eingebaut. Bei
schwierigen geologischen Verhältnissen mussten auch
Ausbaubögen, Spieße, Mörtel- und Injektionsbohranker
mechanisiert eingebracht werden.
Gefräst wurde 18 Stunden pro Arbeitstag, in der restlichen Zeit mussten Meißelwechsel und Wartungsarbeiten am Gerät durchgeführt werden.
Aufgrund der hohen Vortriebsleistungen und der langen Vortriebsstrecken wurden die gesamten Ausbruchkubaturen über Förderbänder von der Ortsbrust bis zur
Materialaufbereitungsanlage transportiert. Diese 800 mm
breiten Förderbänder waren an Spreizhülsenankern in
der Firste montiert und konnten bis zu 800 t pro Stunde abfördern.
Montage Bohrkopf Tunnelbohrmaschine Steg
vität höher ausfielen, als diese prognostiziert waren.
Gebirge mit Druckfestigkeiten bis 250 kN/mm2 und
Cerchar-Werten bis 6 mussten aufgefahren werden.
Hohe Druckfestigkeit und Abrasivität bedingen geringe
Penetration und erhöhten Verschleiß. Der Verschleiß an
den Meißeln, an Räumern, am Bohrkopf und auch an
den Fördereinrichtungen war daher zum Teil erheblich.
Die Phänome der geringen Penetration, des Meißelwie auch des Bohrkopfverschleißes werden nachstehend näher erläutert.
Geringe Penetration
Die Penetration ist ein Maß für die Bohrbarkeit des Gesteins. Sie wird als Vortrieb pro Bohrkopfumdrehung
angegeben. Dies bedeutet, dass bei einer Umdrehung
des Bohrkopfes jeder Meißel eine bestimmte Tiefe in
den Fels eindringt und löst. Im schiefrig-massigen
Gneis erreichte die TBM eine Penetration von 7 bis
10 mm, in den Sedimenten noch mehr. Beim sehr harten Granit und den granitischen Gneisen sank jedoch
die Penetration bis auf 3 mm und weniger pro Umdrehung. Besonders im feinkörnigen Granit kam es daher
zu Hubzeiten von bis zu 2,5 Stunden, die Spitzenleistungen lagen dagegen bei etwa 0,5 Stunden. Ein
Hub bedeutet dabei einen Vortrieb von 2 m. Geringe
Penetration führt somit zu geringer Leistung und zu
hohen Kosten.
17
• Den Meißelhalterungen sind bezüglich Verschleiß
und kurzer Wechselzeit besondere Beachtung zu
schenken.
Meißelverschleiß
Damit das Losbrechen des Gebirges über die gesamte
Ausbruchsfläche optimal erfolgen kann und der Bohrkopf nicht beschädigt wird, ist die Einhaltung der zulässigen Verschleißrate pro Meißel absolut erforderlich. Die
hohe Druckfestigkeit und die enorme Abrasivität führten
zu exorbitanten Verschleißraten und Schäden bei den
Meißeln. Es mussten bis zu 26 Meißel pro Arbeitstag
gewechselt werden. Dies erfolgte aus dem Innern
des Bohrkopfes unter sehr schwierigen Bedingungen.
Die Temperaturen im Bohrkopf stiegen während des
Fräsens auf über 80 °C an, die der Meißel sogar bis
300 °C. Um die Meißel wechseln zu können, mussten
diese somit zunächst abgekühlt werden. Bei Umgebungs-Temperaturen von ca. 40 °C wurden die 150 kg
schweren Meißel überwiegend in Handarbeit, bei sehr
beengten Platzverhältnissen, getauscht. Für das Wechseln nur eines einzigen Meißels war ein Zeitaufwand
von etwa 45 bis 60 Minuten erforderlich. Während der
Vortriebsschicht war daher ein notwendiges Wechseln
eine enorme Arbeitsunterbrechung.
• Das saubere Abrollen der Meißel ist durch Materialabweisblöcke zu gewährleisten.
• Der Einsatz von Meißeln mit unterschiedlicher
Schneidbreite ist günstig.
• Die Evaluation der verschleißresistentesten Schneidringe ist erforderlich.
• Der Einbau von stärkeren Verschleißplatten ist zu
konzipieren.
• Die Kühlung des Bohrkopfes und des ausgebrochenen
Materials durch Wasserbedüsung ist bei hohen Temperaturen entscheidend. Der Wechsel der Düsen muss
vom Inneren des Bohrkopfes aus erfolgen können.
• Die ebene Geometrie des Bohrkopfes ist anzustreben. Dies hat sich als das richtige Design herausgestellt. Für den Verschleiß ist es vorrangig, dass das
gelöste Material zwischen Schneidrad und Fels optimal nach unten fallen kann. Dort muss es von den
Räumern aufgenommen werden. Ist der Abtransport
des gelösten Materials nicht gewährleistet, müssen
die Meißel das Ausbruchsmaterial durchdringen, bevor sie auf den Fels treffen. Dadurch sind die Meißel
zusätzlichen Belastungen ausgesetzt und erfahren
mehr Verschleiß.
Bohrkopfverschleiß
Der Verschleiß am Bohrkopf nimmt mit der Abrasivität
und der Härte des Gesteins ebenfalls zu. Das Abschleifen der Verschleißplatten am Bohrkopf machte an den
beiden TBMs in Summe sieben Bohrkopfrevisionen erforderlich. Bei diesen Bohrkopfrevisionen mussten die
Verschleißplatten, die Meißelgehäuse, die Abweiser und
die Räumerschaufeln erneuert werden.
• Eine regelmäßige Kontrolle des Bohrkopfes und der
Meißel ist notwendig, um größeren Schäden vorzubeugen. In der Regel wurde nach jedem dritten Hub
eine Bohrkopfkontrolle vom Bohrkopfinnern durchgeführt. Auch erfolgte eine intensive Kontrolle der Bohrkopfeinrichtungen jeden Morgen durch die Wartungsschicht.
Ansätze zur Optimierung des Vortriebes bei
hoher Druckfestigkeit und Abrasivität
Fotos: Arge MaTrans
Dabei ist das Bohrkopfdesign von enormer Bedeutung.
Folgende Erfahrungen wurden u.a. gemacht:
Bohrkopfkontrolle mit Rückzug des Bohrkopfes. Dies ist nur bei sehr
günstigen oder sicheren Felsverhältnissen möglich.
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Arbeiten am Zentrumsmeißel mit Rückzug des Bohrkopfes
PORR-NACHRICHTEN . 147-2005
Ansätze zur Optimierung des Vortriebs bei
instabiler Ortsbrust
INSTABILE ORTSBRUST
In den massigen Graniten und Gneisen haben sich
während des Vortriebs vermehrt große Platten aus der
Ortsbrust gelöst. Die Abmessungen der Platten betrugen bis zu 6 m Höhe, 4 m Breite und 80 cm Dicke.
• Die aktive Überwachung und Reduzierung der Bohrkopfvorschubkraft durch den TBM-Fahrer.
• Eine Verringerung der Drehzahl, um verstopfte Förderbandübergaben infolge unregelmäßigen Materialflusses zu verhindern.
• Die Kontrolle der Meißel nach jedem Hub.
• Die Montage von Abweiskeilen vor den Meißeln.
• Die Montage von Schutzringen um die Bauteile der
Bohrkopfbedüsung.
• Die Begrenzung der Räumeröffnungen durch Korngrößenbegrenzer.
• Die Montage eines Metalldetektors über dem Förderband, um frühzeitig erkennen zu können, ob infolge
von Gewaltschäden Schrauben, Meißel-, Räumeroder andere Teile verloren gegangen sind.
• Eine Verstärkung der Räumerbefestigungen.
Die widrige Geologie, hohe Druckfestigkeit und Abrasivität sowie instabile Ortsbrust waren nicht die einzigen
Herausforderungen. Als weitere Beeinträchtigung wurden z.B. Asbestvorkommen angetroffen. Auch dieser
Umstand verlangte verschiedene Maßnahmen: Die
TBM und die Kleider der Arbeiter mussten täglich gewaschen werden, es konnte nur mit Schutzmasken gearbeitet werden und es mussten Nebelschirme zur
Staubbindung installiert werden.
Trotz dieser Herausforderungen vollbrachte die Arbeitsgemeinschaft Spitzenleistungen. Dies war nur infolge
guter Zusammenarbeit aller Mitarbeiter und durch den
Einsatz modernster Technik möglich. So fräste die TBM
Raron am 9. September 2003 eine Tagesleistung von
50,10 m, dies bedeutete neuen Weltrekord. Die maximale Wochenleistung von 207,30 m wurde in der Ka-
Diese Platten mussten von der TBM zu Blöcken zerkleinert werden. Auf diesen Tunnelabschnitten wirkte der
Bohrkopf in erster Linie als Brecher. Dies führte zu
Schäden an Meißeln und Räumern. Aber auch die Fördereinrichtungen, insbesondere die Förderbänder, erfuhren durch die großen Blöcke bedeutend erhöhten
Verschleiß und zusätzliche Gewaltschäden.
Folgen der instabilen Ortsbrustverhältnisse
Durch die instabile Ortsbrust ist die TBM wesentlich höheren Belastungen und größerem Verschleiß ausgesetzt, wie z.B.:
• Der schlagenden Beanspruchung der Meißel durch
sich lösende Gesteinsblöcke.
In der Folge war der Anteil an Gewaltschäden der
Meißel pro zurückgelegtem Rollmeter deutlich erhöht.
• Der schlagenden Beanspruchung der Räumer, die
teilweise aus ihren Halterungen gerissen wurden.
• Einer größeren Beschädigung der Bohrkopfbedüsung.
• Der größeren Beanspruchung der Fördereinrichtung.
Fotos: Arge MaTrans
Der Transport der noch durch die Räumeröffnungen
durchgehenden Blöcke bedingt oft Schwierigkeiten und
Vortriebsunterbrüche. Größere Blöcke verkeilen sich in
den Bandübergaben. Förderbänder werden von verkeilten Blöcken aufgeschlitzt und müssen ausgewechselt werden.
Bohrkopfrevision TBM Raron, in grün die Konturen verschiedener Bauteile,
wie Verschleißbleche, Abweiskeile vor den Meißeln, Schutz der Bohrkopfbedüsung usw. Einige Meißel sind bereits montiert, andere noch nicht.
PORR-NACHRICHTEN . 147-2005
Block aus instabiler Ortsbrust verstopft eine Förderbandübergabe
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Fotos: Arge MaTrans
Grüner Asbest auf Quarz
Durchschlag TBM Raron – Ferden 29.10.2003
Durchschlag TBM Raron – Trias Ost 28.09.2001
lenderwoche 27 im Jahr 2002 und die maximale Monatsleistung von 747 m im Juni 2002 gefräst.
Die Vortriebsarbeiten der beiden Basistunnel des Loses
Steg/Raron wurden bereits im Jahr 2003 abgeschlossen und die Tunnelbohrmaschinen befinden sich nun
bei ihrem nächsten Einsatz in Spanien.
SPRENGVORTRIEB (SPV)
Der Abschnitt Raron West mit einer Länge von 4.603 m
und weitere Kavernenbauwerke wurden im Sprengvortrieb erstellt. In den folgenden Ausführungen wird der
Linienvortrieb näher betrachtet.
Der Ausbruch des Abschnittes Raron West erfolgte
grundsätzlich mit einer in der Mitte geteilten flachen
Sohle, da der Mittelgraben mit dem Vortrieb mitlaufend
hergestellt wurde. Die Fläche rechts vom Mittelgraben
konnte als Fahrraum benutzt werden, die linke Seite für
Installationen, wie z.B. Förderbänder, und als Lagerfläche. Alle 200 m wurden Ausweichflächen mit der Überfahrmöglichkeit über den Mittelgraben erstellt.
Die Vortriebsarbeiten der Querschläge in diesem Bereich wurden vom Sprengvortrieb des Basistunnels mitlaufend ausgeführt.
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Die Ausbausicherung passte die Bauleitung vor Ort
nach Absprache mit der örtlichen Bauüberwachung
den geologischen Gegebenheiten an, wobei vom Bauherren, wie im TBM-Vortrieb, fünf unterschiedlich
schwere Ausbauklassen vorgegeben waren. Als Sicherungsmittel standen Reibrohr-, Mörtel- und Injektionsbohranker, Spritz- und Ortbeton, Netze sowie Stahlbögen bis HEB 220 zur Verfügung.
Die Vortriebsarbeiten nahm die Arbeitsgemeinschaft
bereits im November 2000 mit dem Vortrieb Raron
Ost – Portal und Startröhre TBM – und im Mai 2001 mit
dem Linienvortrieb Raron West, parallel zu den ausgedehnten Installationsarbeiten auf. Vorgetrieben wurde
18 Stunden pro Tag, die restliche Zeit war für Wartungs- und Installationsarbeiten im Vortriebsbereich
vorgesehen.
Die Installationsausrüstung umfasste folgende Hauptgeräte:
• 1 Hängebühne Rowa, 400 m Installationslänge
• 1 Förderbandanlage, Typ Marti, Gurtbreite 800 mm,
Förderkapazität 800 t/h
• 1 Bohrjumbo 3-armig, mit Ladekorb, Atlas Copco
353ESB
• 1 Bohrjumbo 2-armig, Atlas Copco 282
• 1 SSE Sprengmobil Dyno Nobel
• 1 Tunnelbagger Liebherr R 932 HD, 34,5 t
• 1 Raupenbagger Liebherr R 912 HDS, 25,0 t
• 1 raupenmobiler DBT Schlagwalzenbrecher SB
1315R, Durchsatz 500 t/h bei 80% 0 –700 mm,
Aufgabekörnung (max. 1400 x 800 x 800 mm), Endkörnung 0 – 200 mm, Gewicht ca. 84 t
PORR-NACHRICHTEN . 147-2005
• 1 Radlader Volvo L-180 D, 26,5 t, mit Seitenkippschaufel
• 1 Radlader Volvo L-150 D, 23,4 t mit Seitenkippschaufel
• 1 Meyco Spritzmobil Typ Potenza, Pumpenleistung
ca. 30 m3/h
• 1 Meyco Spritzmobil Typ Suprema, Pumpenleistung
ca. 20 m3/h
• 3 Fahrmischer Dieci F7000, 4 m3 Fassungsvermögen
• 1 Mulde Dieci F7000, 7 m3 Fassungsvermögen
VORTRIEBSKONZEPT
Installation einer Hängebühne
VORTEILE:
• Hohe Schutterleistungen können realisiert werden.
• Der Sohlenaufbau kann parallel zum Vortrieb auf der
ganzen Breite erfolgen.
Foto: Arge MaTrans
Nach der Sprengung des Abschlags mit pumpbarem
Emulsionssprengstoff System SSE (Site Sensitised
Emulsion) wird das Ausbruchsmaterial von mehr als
400 m3 mit den beiden Radladern zum Schlagwalzenbrecher geschuttert. Danach beräumt der Tunnelbagger die Ortsbrust.
Vom Schlagwalzenbrecher wird das Material mit der
vom Bauherren geforderten maximalen Kantenlänge
von 200 mm mittels der Förderbandanlage über die
Hängebühne aus dem Tunnel über den Installationsplatz, den Fluss Rhone, die Gleise der SBB direkt zum
Areal der Materialaufbereitungsanlage transportiert.
Nach der Schutterung wurde als erste Lage Stahlfaserspritzbeton zum Teil mit Netzen als Kopfschutz eingebaut. Vor dem Bohren des nächsten Abschlags musste die 4-m-Swellex-Systemankerung versetzt werden. In
einem etwa 25 bis 50 m weiter hinten liegenden Arbeitsbereich wurde die zweite Lage Spritzbeton aufgebracht
und die Aufhängeanker für die Hängebühne versetzt.
Um die Ver- und Entsorgung bei hohen Vortriebsleistungen – bis zu 17 m pro Arbeitstag – auch bei der
sehr geringen zur Verfügung stehenden Sohlbreite gewährleisten zu können, wurde im SPV eine Hängebühne als Nachläufer eingesetzt.
Die Bühne wird als Plattform für Infrastrukturaufbauten
über Schienen an 4 m langen Swellex-Ankern – je zwei
Stück alle 3 m – an der Firste aufgehängt.
Die 400 m lange Hängebühne folgt der Ortsbrust in einem Abstand von 80 – 100 m. Über die Hängebühne
erfolgt die Versorgung des Vortriebs mit Frischluft, elektrischer Energie, Wasser, Druckluft usw. Auch steht im
unteren Bereich eine Kranbahn zur Beschickung der
ebenfalls dem Vortrieb folgenden Sohlenbaustelle, 230
bis 270 m hinter der Ortsbrust, zur Verfügung. Das Ausbruchsmaterial wird von einem mobilen Brecher über
ein verschiebbares Schutterband an ein Schleppband
übergeben. Das Schleppband überlappt das auf der
Sohle aufgeständerte Streckenband, auf welches das
Material als Nächstes gelangt, um bis zu 200 m, da
das Streckenband in 200 m Schritten verlängert wird.
Der Freiraum unter der Bühne von mindestens 4 m Höhe dient den mobilen Vortriebsgeräten als Parkfläche.
Schuttern mit Radlader bei gleichzeitiger Beräumung der Ortsbrust durch Tunnelbagger
PORR-NACHRICHTEN . 147-2005
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Fotos: Arge MaTrans
Blick unter die Hängebühne in Vortriebsrichtung, links unten ist das
Streckenförderband und links oben das Schleppband zu sehen.
Ansonsten Bühne mit Aufgang, Sohle inklusive Mittelgraben.
Blick von der Hängebühne Raron in Richtung Ortsbrust,
links geparkte Geräte,
darüber Förderband und Lutte
• Die Vortriebs-Infrastruktur wird auf einer dem Vortrieb
folgenden Einheit geordnet untergebracht.
• Auf der Sohle wird ein maximaler Freiraum als Parkfläche für die mobilen Baugeräte geschaffen.
• Ein Flächenkran kann unter der Bühne für Umschlags-, Wartungs- und Betonierarbeiten angeordnet werden.
NACHTEILE:
• Erhebliche Investitionskosten, daher kostendeckend
erst bei großen Tunnellängen.
• Zusätzlicher Zeitbedarf in der Installationsphase von
rund einem Monat.
• Die Installation erfolgt erst nach einer Entwicklungslänge von etwa 500 Tunnelmetern.
• Die Schaffung einer zusätzlichen zeitkritischen Arbeitsstelle hinter der Ortsbrust für das exakte Versetzen der Aufhängeanker.
• Hoher benötigter Zeit- und Kostenbedarf zum Bühnentransport im Tunnel. Arbeitsschritte: Aufhängeanker exakt vermessen, bohren, versetzen und 100%
prüfen, Demontage der Schienen am Bühnen-Ende,
Montage der Schienen vor der Bühne, Vorfahren der
Bühne bei ständiger Kontrolle der Versorgungsschnittpunkte (elektrische und hydraulische Leitungen, Lutte etc.).
• Bei schlechtem Baugrund sind die großen hängenden Bühnenlasten eine Schwierigkeit.
Fotos: Arge MaTrans
Wenn die hohen Investitionskosten über eine lange
Strecke amortisiert werden können und der technisch
kritische Bereich der Aufhängung optimiert wird, ist die
Hängebühne ein probates Mittel, um die Platzproblematik bei Tunnel mit geringen Sohlbreiten zu lösen und
hohe Schutterleistungen zu realisieren.
Blick aus der Spurwechselkaverne, hinten links TBM-Profil, rechts SPV-Profil
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Laden der Ortsbrust, wobei rechts vorne das Sprengmobil Dyno zu sehen ist
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ÜBERSICHT DER VORTRIEBE
Steg
Raron Ost
Raron West
Methode
TBM
TBM
SPV
Vertragsunterzeichnung
12. November 1999
30. Mai 2000
30. Mai 2000
Beginn Ausbruch
2. Oktober 2000
16. Juli 2001
1. Mai 2001
Abschluss Ausbruch
12. September 2002
17. Oktober 2003
9. Juli 2003
Länge
8.925 m
10.008 m
4.603 m
Bester Monat
747,8 m
672,6 m
312 m
Bester Tag
43,0 m
50,1 m
17,0 m
INNENAUSBAU
TBM-STRECKEN
Die Innenausbauarbeiten umfassen in zeitlicher Abfolge
die Herstellung der:
• Drainage und Abdichtung
• Kicker (Schalungsanschlag, Gewölbefuß)
• Gewölbeverkleidung
• Bankette, inkl. Werkleitungen
• Tunnelentwässerung
• Sohltragplatte (Unterbau für die durch den Ausrüster
zu erstellende Gleistragplatte)
Drainage und Abdichtung
Zwischen der Spritzbetonsicherung und dem Verkleidungsbeton wird vollflächig eine Drainagematte mit
Vliesabdeckung verlegt. Diese Drainageschicht soll das
anfallende Bergwasser zu der in der Sohle befindlichen
Sickerleitung abführen. Zusätzlich zu der über die gesamte Tunnellänge ausgeführten Drainage wird in den
Portalzonen bis etwa 3 km in den Tunnel hinein auf die
Drainage eine Abdichtungsfolie geschweißt.
Die relativ glatte TBM-Ausbruchsfläche besitzt enorme
Vorteile beim Verlegen der Drainage und der Abdichtung, da es fast keine Unebenheiten gibt und somit die
Anforderungen an Rauigkeit und Welligkeit an den
Untergrund der Abdichtung ohne Mehraufwand erfüllt
werden können.
Kicker
Der Kicker, ein vorgängig in den Fußbereichen des Gewölbes hergestellter treppenförmiger Schalungsanschlag, wird für die Verlegung eines zusätzlichen Gleises für die nachfolgenden Gerüste und Gewölbeschalungen betoniert. Dabei befindet sich auf der unteren
Stufe die Schiene des zusätzlichen Gleises, die obere
Stufe dient zur Vertikalabstützung der Gewölbeschalungen. Dieses zusätzliche Gleis ermöglicht eine freie Fahrt
auf den beiden Stollengleisen durch die Schalungen.
Die Schienen der Stollengleise sind auf den Sohltüb-
PORR-NACHRICHTEN . 147-2005
bings verlegt und dienen der Versorgung der weiter hinten liegenden Arbeitsstellen. Die Schienen können sowohl als linkes und rechtes Gleis als auch als Mittelgleis
verwendet werden.
Gewölbeverkleidung
Vom Projekt wird eine Ausschalfrist von 24 Stunden
und eine Wochenleistung von 210 m gefordert. Aus
diesem Grund wird der Innenring mit sechs 12,50 m
langen Gewölbeschalungen, d.h. drei Vor- und drei
Nachläufer betoniert. Die Vorläuferschalungen stellen
jeden zweiten Block her, die Nachläufer schließen die
Lücke. Jede Schalung wird vom vorhergehenden Betonierabschnitt um sechs Blöcke auf den nächsten Betonierabschnitt umgesetzt. Die Gewölbeschalungen sind
von ihrer Konstruktion auf den vollen hydrostatischen
Druck ausgelegt, da aufgrund der hohen Betonierleistungen einerseits und infolge der langen Transportdistanzen von bis zu 10 km andererseits eine lange Offenheit der Betonrezeptur berücksichtigt werden musste.
Mit diesem Betonierkonzept konnten in der bisher besten Woche eine Leistung von 375 m Gewölbe erreicht
werden.
An die Betonrezepturen werden vom Bauherrn verschiedene Anforderungen gestellt. Dabei treten vor allem Eigenschaften wie Festigkeit, Dauerhaftigkeit,
Oberflächenstruktur, Wassereindringtiefe und AAR-Beständigkeit, d.h. Beständigkeit gegen die Alkali-Aggregat-Reaktion (das ist eine Reaktion der Porenlösung
eines Betons mit Zuschlagkörnern), was zu Treiberscheinungen und Rissen führen kann, in den Vordergrund. Um der AAR-Problematik der aus dem Ausbruch hergestellten Zuschlagstoffe gerecht zu werden,
wird vom Bauherrn ein Mischungsverhältnis von Zement und Flugasche von 70 zu 30 zwingend vorgeschrieben.
Bankette inklusive Werkleitungen
Hinter den Gewölbebaustellen wird zeitgleich das Bankett erstellt. Dafür wird das zusätzliche Gleis der Gewölbeschalungen entfernt und es werden auf dem Kicker
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Foto: Arge MaTrans
Mittelrigole wird die Sammelleitung Bergwasser DN 315
montiert und anschließend mit Hüllbeton umgeben.
Sohltragplatte
Als letzter Arbeitsschritt wird die 20 cm dicke Sohltragplatte, eine Art Schutzplatte für das Entwässerungssystem, hergestellt. Da vorab das Stollengleis vollständig
entfernt werden muss, kann dieser Beton nur über spezielle Verteilgerüste eingebracht werden. Auf dieser
Sohltragplatte wird vom Ausrüster (Nachunternehmer)
später die Gleistragplatte erstellt.
SPV-STRECKE
Schalwagenreihe TBM mit Durchfahrmöglichkeit für Züge
die Tunnelabwasserleitung sowie die Kabelleerrohre
11 x DN 150 und 2 x DN 80 eingebaut. Die Bankettschalung selbst fährt auf den beiden äußeren Schienen
der Stollengleise, weshalb die Betonandienung nur
über das verbleibende Mittelgleis möglich ist. Die dahinter liegenden Arbeitsbereiche der Tunnelentwässerung und der Sohltragplatte können ab diesem Bereich
nur mehr über das mittlere Gleis versorgt werden.
Tunnelentwässerung
Foto: Arge MaTrans
Nach der Herstellung der Bankette werden die äußeren
Schienen der Stollenbahn entfernt, in den beiden seitlichen Rigolen die Sickerleitungen DN 200 verlegt, mit
Filterkies umhüllt und mit einem Vlies abgedeckt. In der
Betonierte Vorläuferblöcke TBM, bei Nachläuferlücken sind die Drainage und
Kicker zu sehen
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Die Innenausbauarbeiten umfassen in zeitlicher Abfolge
die Herstellung der:
• Abdichtungsträger
• Tunnelentwässerung
• Sohle inklusive Drainagebohrungen
• Drainage und Abdichtung
• Kicker (Schalungsanschlag, Gewölbefuß)
• Gewölbeverkleidung
• Bankette inklusive Werkleitungen
Nach Abschluss der Vortriebsarbeiten erfolgte die Räumung des Tunnels und die Kontrolle des bereits gespritzten Betonabdichtungsträgers. Aufgrund des äußerst harten Gesteins und der Schieferung musste an
einigen Stellen der Abdichtungsträger nach dem Vortrieb
in Bezug auf Rauigkeit und Welligkeit noch verbessert
werden. Im SPV wird zur Tunnelentwässerung u.a. ein
zentrales Entwässerungsrohr DN 400-500 im vorhandenen Mittelgraben verlegt und mit Hüllbeton umgeben.
Als nächster Arbeitsgang erfolgt die Herstellung einer
Ausgleichsschicht sowie der systematischen zwei Meter langen senkrechten Drainagebohrungen, alle zwei
Meter drei Stück. Auf der Ausgleichsschicht wird eine
Noppendrainfolie verlegt und ein 13 cm dicker Schutzbeton eingezogen.
Erst nach Abschluss dieser Leistungen beginnen die eigentlichen Verkleidungsarbeiten. Zuerst wird im Gewölbefußbereich an beiden Seiten eine Sickerleitung DN
200 und Sickerkies als Filterpackung verlegt. Das weitere Vorgehen bezüglich der Herstellung Drainage, Abdichtung, Kicker, Gewölbeverkleidung und Bankette erfolgt wie bei den TBM-Strecken.
Infolge der vertraglich vereinbarten Übergabe der
Sprengvortriebstrecke Tunnel Raron West im November 2004 mussten für die 4,6 km lange Strecke wie
vorgesehen ebenfalls sechs Gewölbeschalungen angeschafft werden. Für die Betonversorgung waren acht
Fahrmischer im 24-Stunden-Einsatz. Aufgrund des
Radbetriebs musste bei den Gewölbeschalungen eine
größere Durchfahrtshöhe berücksichtigt werden. Dies
erforderte infolge der hydrostatischen Belastung im
Sohlbereich Horizontalaussteifungen der Schalungen.
Diese Hindernisse wurden mit Überfahrbrücken überwunden.
Da die Andienung im SPV-Tunnel aber über Radfahrzeuge erfolgte, konnte für den Kicker ein einfacheres
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Fotos: Arge MaTrans
Bewehrung des Portalblocks Raron West mit bereits erstellter Portalwand
Betoniervorgang Raron West
Design gewählt und die Schienen der Gewölbeschalungen direkt auf der Sohle aufgelegt werden.
für Tunnelbaustellen mit Transportwegen von bis zu
10 km äußerst diffizil. Erschwerend kommt hinzu, dass
alle Materialien just in time angeliefert werden müssen,
um unnötige Wartezeiten, zusätzliche Materialumschläge und Zwischenlagerungen zu vermeiden. Als
Beispiel seien an dieser Stelle die Betonlieferungen genannt, wo genaues Eintreffen enorm wichtig ist. Dies
erfordert sowohl exaktes Bestellen als auch pünktliches
Liefern. Um diese Anforderungen erfüllen zu können,
müssen die Transporteinrichtungen eine hohe Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit, Ladekapazität und Flexibilität
besitzen.
Die Arbeitsgemeinschaft wählte unterschiedliche Lösungen für die jeweiligen Bereiche.
Der Transport des Betons in die TBM-Tunnel, die mit
Gleisen ausgestattet waren, erfolgte mit gleisgebundenen Trommelmischern. Eine Zugeinheit besteht aus drei
Mischern von je 9 bis 11 m3, Für den Betontransport
sind ständig sechs Zugsgarnituren zu den unterschiedlichen Einbaustellen im Einsatz.
LOGISTIK AUSBAU
Im Zuge der bis zu 16 gleichzeitig zu versorgenden Arbeitsbereiche werden extreme Anforderungen an die
gesamte Logistik gestellt. Dabei muss erschwerend
festgehalten werden, dass die Versorgung vieler Arbeitsbereiche nur nach Durchfahrt einiger anderer Arbeitsbereiche möglich ist, wodurch sich wechselseitige
Beeinflussungen ergeben.
Damit die geforderten Leistungen auch termingerecht
erbracht werden können, sind leistungsfähige Baustelleneinrichtungen notwendig.
Der täglich zu verbauende Beton liegt bei mehr als
1.000 m3. Um diese Menge vernünftig verarbeiten zu
können, wurde die Produktion auf drei Betonanlagen
aufgeteilt. Einer der drei Betonanlagen der Arbeitsgemeinschaft, nämlich jener am Portal in Raron, kommt
dabei die Hauptaufgabe zu. Diese Anlage beinhaltet einen 3 m3-Mischer mit je einem Vor- und einem Nachsilo
und hat eine theoretische Leistung von bis zu 100
m3/h. Die reale Mischleistung liegt bei ca. 60 m3/h, wobei die Anlage 24 Stunden betrieben wird.
Bei der Betonanlage Steg werden nur kleinere Mengen
für verschiedene Arbeitsbereiche, v.a. für die Kavernenbaustellen, produziert. Zusätzlich wird für den Bereich
Raron West sowie zur Abdeckung von Bedarfsspitzen
und als Notfallanlage ein weiteres Werk von einem lokalen Unternehmer vor Ort eingebunden.
Für die Gewährleistung einer reibungslosen Abwicklung
der Betonarbeiten müssen infolge der beengten Platzverhältnisse bei der Betonanlage am Portal Raron die
verschiedenen Komponenten täglich exakt termingemäß angeliefert werden.
Foto: Arge MaTrans
Betonproduktion
Transporteinrichtungen
Die Aufgabe, die jeweils benötigten Materialien am
Einbauort termingerecht zur Verfügung zu stellen, ist
PORR-NACHRICHTEN . 147-2005
Schalwagen Raron West am Portal Raron kurz vor der Demontage
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Foto: Arge MaTrans
Drehscheibe für Betonmischwagen
Neben den zu befördernden großen Betonkubaturen
müssen aber auch Drainagematten, Abdichtungsfolien,
Kabelleer- und Tunnelabwasserrohre, Schächte u.a.m.
in den Tunnel transportiert werden. Das zu befördernde
Personal darf ebenfalls nicht vergessen werden.
Für diese Aufgabe sind im Gleisbetrieb detaillierte Fahrplanstudien und eine genaue, aufwändige und exakte
Organisation notwendig.
Im Gegensatz zum gleisgebundenen Logistiksystem
der TBM-Tunnel kommen im SPV-Tunnel Radfahrzeuge
zum Einsatz. Bei der Versorgung eines einspurigen
Bahntunnels im Radbetrieb ist die geringe Breite der
Sohle ein gravierendes Problem. Diese geringe Sohlbreite lässt nur unter Schwierigkeiten ein Kreuzen und
Wenden der Fahrzeuge zu. Die Arbeitsgemeinschaft
löste diese Herausforderung mit einer Drehscheibe.
ORGANISATION
SCHLUSSBEMERKUNG
Um das anspruchsvolle Projekt des Loses Süd Lötschberg-Basistunnel trotz der aufgetretenen geologischen
Schwierigkeiten qualitäts- und termingerecht realisieren
zu können, waren fünf Hauptfaktoren entscheidend: Erstens eine zum Schluss ausgezeichnete, internationale
und erfahrene Mannschaft, sowohl im Gesamten, als
auch in herausragenden Einzelleistungen. Zweitens eine funktionierende Organisation. Drittens eine gute
Kommunikation zwischen allen Beteiligten auf Baustellenebene, aber auch zwischen der Baustelle und dem
Bauherrn. Viertens Tunnelbohrmaschinen, die alle geologischen Widrigkeiten meisterten, obwohl sie bisher
bei solch großem Durchmesser noch nicht erprobt waren und fünftens und nicht zuletzt ist noch das leistungsstarke Logistiksystem zu erwähnen.
Glück Auf!
Foto: Arge MaTrans
Für die erfolgreiche, qualitäts- und termingerechte Abwicklung einer Baustelle in der Größenordnung des Loses Süd am Lötschberg-Basistunnel mit den geforder-
ten extrem hohen Tagesleistungen ist eine gut funktionierende Organisation von enormer Wichtigkeit. Eine
klare und einfache Organisationsstruktur mit eindeutig
definierten und zugeordneten Verantwortungen ist zu
schaffen. Eine Trennung von Ausführung der Arbeit, Logistik und Unterhalt der Geräte, sowohl personell als
auch verantwortlich, erscheint extrem wichtig und wurde auch umgesetzt.
Für die Erbringung dieser hohen Leistungen sind die Arbeiter und Angestellten die wichtigste Ressource. Um
die gesteckten Ziele erreichen zu können, arbeiteten im
personalintensivsten Monat 385 gewerbliche und 46
Kadermitarbeiter aus der ganzen Welt bei der Arge MaTrans. Dabei ist die PORR mit ihrem hohen Know-how,
mit ausgezeichneten, erfahrenen und motivierten Mitarbeitern sowie mit höchstem Engagement an vorderster
Front ein Garant für hervorragende Leistungen.
Montage TBM-Schalungen am Portal Niedergesteln
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