TIMBY – neues Tunnelbaukonzept zur Querung von ... - Nodig-Bau.de

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Tunnel 6/2006 Entwicklung Development 23 2 TIMBY – Eine neue Alternative Das Design der Technologie für den hier beschriebenen Tunnelquerschnitt folgt im Wesentlichen dem einer DOT-Schildmaschine (Double- O-Tube) und wurde durch Bouygues TP entwickelt. Die eigentliche Maschine, entwickelt von der Herrenknecht AG, besteht aus Schneidenschuss, Mittelschuss und Schildschwanz mit jeweils separatem Equipment wie z. B. den Abbauarmen und Erektoren. Ebenfalls separat vorhanden sind die Nachläuferkonstruktionen mit jeweils eigener Versorgungslogistik für beide Röhrenhälften des Tunnels. Das Maschinenkonzept kann ne- ben der hier beschriebenen Auslegung des Tunnels als DOT auch an andere Querschnitte wie z. B. kreisrunde oder elliptische Einzelröhren angepasst werden. Bis die Maschine mit dem Vortrieb beginnen kann, sind beim TIMBY-Bauverfahren die Dredging-Arbeiten und das Einebnen des Sohlbetts mit den entsprechenden Arbeiten der Schwimmkastenbauweise weitgehend vergleichbar. Allerdings eröffnet das neue Maschinenprinzip mit der Technik eines aktiven Abbaus der Sohle je nach Beschaffenheit des Untergrunds auch die Möglichkeit, den Umfang dieser vorgängigen Dredging- Arbeiten deutlich zu reduzieren. Wenn damit im Einzelfall die Tiefe des notwendigen 2 Schild mit Abbauarmen zur Sohlnivellierung und zum Abbau des Bodenmaterials 2 TIMBY machine with cutter arms to level the invert and excavate the ground O-Tube) and was developed by Bouygues TP. The machine, developed by Herrenknecht AG, consists of a front shield, centre shield and tailskin all with sepa- rate equipment such as cutter booms and erectors. The TIMBY concept can also be applied to other cross-sections such as circular or elliptic tunnel tubes.
24 New Tunnelling Concept TIMBY Tunnel 6/2006 Aushubs verringert werden kann, bietet sich hierdurch insbesondere bei den im Unterwasserbereich benötigten fl achen Seitenböschungen ein durchaus bedeutendes Einsparungspotenzial. Nicht zuletzt kann dies auch aus ökologischer Sicht von Vorteil sein. Nachdem ein Graben auf der Seite des Startschachtes ausgebaggert wurde und der Kofferdamm erstellt wurde (ein System, das im Wasser des Uferbereichs einen von oben zugänglichen trockenen Bereich auf dem Flussbett schafft), wird die TIMBY- Schildmaschine montiert. Anschließend wird der Kofferdamm gefl utet und geöffnet, sodass die Maschine ihren Vortrieb in Richtung des Zielschachtes am gegenüberliegenden Ufer aufnehmen kann. Um den Auftriebskräften in dem noch nicht ballastierten Bereich (siehe Abschnitt 2.3, Ballastierung durch Sohlschüttung) entgegenzuwirken, wird ein der Schildmaschine folgender Ballastwagen außen auf den jeweils zuletzt gebauten drei Ringen nachgezogen (Bild 1). 2.1 Abbaumechanik Im Schneidenschuss befi ndet sich die Abbaumechanik. Sie besteht aus zwei Auslegerarmen, an deren Armenden je ein Schrämmkopf montiert ist. Sie ähneln denen, die in der Saugbaggerei eingesetzt werden und dienen hier dem Materialabbau bzw. der Sohlnivellierung. Für das Schwenken der Auslegerarme quer zur Vortriebsrichtung sind je zwei Schwenkantriebe vorgesehen und für das Kippen längs der Vortriebsrichtung je zwei Kippzylinder. Das überschüssige Material wird entweder zur Seite geschoben oder abgesaugt und durch den Schild hydraulisch zur Seite gefördert. Der Schneidenschuss wird in Vortriebsrichtung durch eine Tauchwand begrenzt. Gegen die Vortriebsrichtung wird der Schneidenschuss durch die Druckwand zum Mittelschuss und damit zum atmosphärischen Bereich abgegrenzt. Zwischen Tauch- und Druckwand kann ein Luftpolster aufgebaut werden, um den Auftrieb des Frontschilds zu beeinfl ussen sowie einen Arbeitsraum für Wartungszwecke zu schaffen. Durch im Mittelschuss eingebaute Vortriebspressen werden die Vortriebskräfte in den zuletzt gebauten Ring eingeleitet. In Bereichen geringer Wasserüberdeckung reduziert sich allerdings die Längskraft auf die Druckwand und damit auch die Vortriebskraft. Hier ist es zusätzlich möglich, den Schild über Zuglitzen zum Portal hin zurückzuspannen. Damit kann auch in diesen Situationen die zum Ringbau notwendige Mindestvortriebskraftaufrechterhalten werden. In der Schildstruktur sind großvolumige Ballasttanks vorgesehen, durch deren individuelle Flutung sowohl der Auftrieb reduziert werden kann als auch durch Schwerpunktverlagerung die Maschinensteuerung unterstützt werden kann. An der Druckwand sind Schleusensysteme angebracht. Sie ermöglichen den Zugang zum Abbauraum für notwendige Inspektions- und Wartungsarbeiten. Zu diesem Zweck können die Abbauarme in eine Serviceposition in einen Luftpolsterraum hinter der Tauchwand geschwenkt werden. Damit können Wartungsarbeiten in der Abbaukammer, z. B. an den Abbauarmen, unter Druckluft durchgeführt werden (Bild 2). Die Abdichtung des Schildes zum Tunnelaußendurchmesser erfolgt – ähnlich einem TBM- Prior to the start of the tunnelling with TIMBY, dredging work on the riverbed has to be carried out in order to level it. These operations are to some extent comparable to those required for immersed tube tunnels. The potential of the active excavation with TIMBY technology on the other hand, depending on the ground conditions enables dredging work to be reduced in some cases. The reduction of the required depth of the underwater trench is a signifi cant advantage especially taking the shallow side ramps needed in underwater conditions into account. This can be a very important aspect under both economic and ecological considerations. After the starting shaft has been excavated and a coff erdam built (a system that produces a dry area on the river bed accessible from above close to the river bank), the TIMBY machine can be assembled. After this the chamber is fl ooded and the machine can start advancing towards the target shaft on the opposite bank. To compensate the buoyancy forces until the invert fi ll is complete (please also see 2.3 Invert Fill) a ballast wagon is pulled directly behind the tailskin acting on the three tunnel rings that were last to be assembled (Fig 1). 3 Einbau des ersten Tübbingsegmentes (Y-Segment) 3 Installation of the fi rst segment (Y-segment) 2.1 Excavation Mechanism The excavation mechanism is located in the front shield. Two cutting booms with roadheaders similar to the ones applied for dredging excavate and level the invert. The movement of the booms is actuated with hydraulic cylinders. The excess excavated muck can be pushed to the side either by the cutter arm movement or is pumped through a suction line behind the shield. A pressure bulkhead in the front shield separates the excavation area from the atmospheric rear section of the machine and tunnel. In front of this bulkhead a submerged wall is installed, creating the potential for an air bubble in order to adjust the weight of the front part of the machine and also to park and ease cutter maintenance. Thrust cylinders in the centre shield transfer the longitudinal forces into the segments. In conditions with only partial or low water cover the pressure on the bulkhead is low creating only small thrusting forces. Under such conditions it is possible to tie back the machine using a tensioning device fi xed at the tunnel walls in order to sustain the minimum thrust necessary for steering and ring erection. Large ballast tanks are incorporated in the shield structure,
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