Innovative Schachtabsenk- anlage in Kuwait im ... - Nodig-Bau.de

Grabenloses Bauen
Schachtabsenkanlage
Innovative Schachtabsenkanlage
in Kuwait im Einsatz
Als Main Contractor hat die M.A. Al
Kharafi Group die Verlegung von rund
20 km Abwasserleitung in der Shuwaikh
Industrial Area an das Joint Venture KBC
Greenline weitervergeben. Zwei Microtunnelling-Anlagen
von Herrenknecht
sind für diesen Kunden seit Ende 2003 im
Dauereinsatz. Sowohl die dafür gelieferte
AVN 1800 als auch die AVN 2000 sind mit
einem Aufdopplungssatz ausgestattet
und können damit den zu verlegenden
Nenndurchmesserbereich von DN 1800
bis 2250 mm abdecken.
Abenteuer Schachtbau
Durch die Nähe zum Persischen Golf
liegt in Kuwait der Grundwasserspiegel
vielerorts nur 3 m unter der Erdoberfläche.
Gerade bei Leitungsverlegungen unter
Grundwasser kann die Microtunneltechnologie
ihren Vorteil gegenüber der offenen
Bauweise klar ausspielen: das Grundwasser
muss nicht abgesenkt werden, das
Ökosystem bleibt intakt. Rohrvortriebe
werden in bis zu 28 m Tiefe (max. 2,5 bar
Wasserdruck) sicher und effizient durchgeführt.
Die Geologie in dieser Region Kuwaits
besteht überwiegend aus Sand, zementiertem
Sand, Lehm und Kalkstein.
Eine große Herausforderung stellt der
Schachtbau in solchen Regionen dar. Bis
zu 40 Start- und Zielschächte müssen im
Zuge dieses riesigen Abwasserprojektes
gebaut werden, zwischen 8 und 28 m tief,
mit Innendurchmessern zwischen 6 und
8 m.Je tiefer der Schacht und je komplexer
die geologischen und hydrologischen Bedingungen,
desto aufwändiger gestaltet
12 tis 12/2004
In Kuwait läuft derzeit eines der weltgrößten Microtunnellingprojekte.
Insgesamt werden im Auftrag des „Ministry of Public Works“ knapp
100 km Abwasserleitung im Durchmesserbereich von DN 200 bis
DN 2250 verlegt, davon 38 km im Rohrvortrieb. Die Bauarbeiten für dieses
Mammutprojekt haben im April 2003 begonnen und sollen bis Mai
2006 abgeschlossen sein.
Dipl.-Ing. (TH) Peter Schmäh, Projektleiter Utility-/Microtunnelling, Dipl.-Ing. (BA)
Benjamin Künstle, Projektleiter Utility-/Mircrotunnelling, Herrenknecht AG
1 Installation der Schachtbohrmaschine VSM 8000 im Startrohr
sich dieses Vorhaben. Anstehendes
Grundwasser verschärft die Anforderungen
erheblich. Der Faktor Zeit wird in der
meist eng gesteckten Planung zur kritischen
Größe.Während ca. 25 Schächte mit
konventioneller Spundwandtechnik hergestellt
werden, sollen 15 Schächte mithilfe
modernster Maschinentechnik entstehen.
VSM 8000: Maschinentechnik
für mehr Effizienz
Dieser Problematik haben sich die Herrenknecht-Entwicklungsingenieure
nun
angenommen. In Zusammenarbeit mit
dem Herrenknecht-Kunden KBC Greenline,
einem Joint Venture der Unternehmen
Kuwait Brückner Contracting Co. und
Greenline in Kuwait wurde eine neuartige
Schachtabsenkmaschine entwickelt, die
den Schachtbau, insbesondere unter
Grundwasser in schwieriger Geologie,
sicherer und wirtschaftlicher machen soll.
Die Schachtabsenkanlage besteht aus
zwei Hauptkomponenten: der Absenkeinheit
und der Schachtbohrmaschine. Die
Absenkeinheit ist fest im Fundament an
der Schachtoberfläche verankert.Der kontinuierliche
Schachtausbau erfolgt mittels

Ringsegmenten. Sie werden
mit einem Kran an der
Schachtoberfläche zu einem
Ring verbunden. An der Absenkeinheit
installierte Vortriebspressen
pressen die verbundenen
Ringsegmente mit
einem definierten Hub vertikal
in Vortriebsrichtung.
Die Schachtbohrmaschine
wird in einem Startrohr (Betonrohr),
ausgestattet mit integrierten
Adapterplatten als Verbindungselemente
zur Schachtbohrmaschine,
zur genauen
Aufnahme und Positionierung
installiert. Das Startrohr ist verbunden
mit den Ringsegmenten,
die den Schachtausbau bilden.
Die Verbindung zwischen
Absenkeinheit und Schachtbohrmaschine,
bzw. Startrohr
erfolgt durch ein Haltesystem,
das mitwachsend mit der Vortriebstiefe
verlängert wird.
Um dem anstehenden Grundwasserdruck
entgegenzuwirken und um Grundbrüche
zu vermeiden, wird der entstehende
Schacht mit Wasser geflutet. Der Materialabbau
unter Wasser kann beginnen,
und funktioniert vergleichbar mit der
Funktionsweise einer Slurrymaschine im
Microtunnelling. Der Schrämausleger
dreht sich aus der Ausgangsposition jeweils
um 190° in beide Richtungen. Die
Fräswalze, am Schrämausleger positioniert,
baut durch die sich drehende Walze,
bestückt mit Spezialwerkzeugen, das Material
an der Ortsbrust vollflächig ab. Mittels
Pumpe wird der Abraum an die
Schachtoberfläche direkt zu einer Separationsanlage
gefördert, wo die Trennung
des aufgeladenen Fördermediums erfolgt.
Die gesamte Steuerung des Materialabbaus
sowie der Materialförderung erfolgt
vom Steuerstand des Containers an der
Erdoberfläche.
VSM 8000 im Einsatz in Kuwait
Seit Mai 2004 ist die Schachtabsenkanlage
nun in Kuwait im Einsatz und hat dort
bis dato einen 15 m tiefen Schacht mit einem
Durchmesser von 8 m fertig gestellt.
Das Baustellenteam hat sich mit der neuen
Technik vergleichsweise schnell eingespielt.
Schon am ersten Einsatztag entstand
ein schon 2 m tiefer Schacht.Sowohl
das Abfräsen des Bodens als auch der Ma-
2 Aufbau einer Herrenknecht-Schachtabsenkanlage VSM 8000
terialtransport haben gut funktioniert. Ein
erfahrener Operator gewährleistet den
Herrenknecht-Support vor Ort. Der Bau
eines zweiten, 25 m tiefen Schachtes mit
gleichem Durchmesser erfolgte Ende August
in nur einer Woche.
Als Systemlieferant hat Herrenknecht
nicht nur das gesamte Baustellenequipment
geliefert. Auch die Berechnungen
der bewehrten Betonsegmente stammen
von Herrenknecht. Die entsprechenden
Schalungen für die Herstellung der Segmente
(ID 8000 mm) waren ebenfalls Teil
3 VSM 8000 – Montage der Absenkeinheit auf der Baustelle in Kuwait
des Systempaketes für den
Schachtbau und wurden von
Herrenknecht bereitgestellt.
Weitere Entwicklungen
für den Schachtbau
Zusammen mit der Universität
Karlsruhe (TH) und
dem Bundesministerium für
Bildung und Forschung
(BMBF) arbeitet die Herrenknecht
AG derzeit auch an einem
Forschungsprojekt an
der Südküste der indonesischen
Insel Java. Dort fehlt es
der Bevölkerung an Wasser,
obwohl es unterirdisch riesige
Vorräte in mehr als 1000
Höhlen gibt. Noch fließt der
Niederschlag in dem Karstgebiet
ungehindert und ungenutzt
über unterirdische
Flusssysteme in den Ozean ab
und kann nicht gespeichert werden. Das
soll sich ändern. Die neu entwickelte Herrenknecht
Schachtabsenkanlage des Types
VSM 2500 hat ihre Arbeit Anfang Juli
2004 aufgenommen. Diese Schachtabsenkanlage
arbeitet vergleichbar mit
einer Teilschnittmaschine. Ein installierter
Schrämpinsel löst die Geologie an der
„horizontalen“ Ortsbrust. Über ein Greifer-
Windensystem gelangt das abgebaute
Gestein auf ein Zwischenpodest und wird
von dort aus in einem Kübel mittels Seilkran
an die Erdoberfläche befördert.
tis 12/2004 13
Schachtabsenkanlage
Grabenloses Bauen

Grabenloses Bauen
Schachtabsenkanlage
In den beiden ersten Einsatzwochen
wurden in dem
klüftigen Karstgestein (mit Gesteinsfestigkeiten
bis zu 80 Mpa)
schon beachtliche Vortriebsleistungen
erzielt. Bis Ende 2004
wird ein 100 m tiefer Schacht
entstehen, der senkrecht bis zu
einer Höhle gebaut wird. Durch
die Errichtung eines unterirdischen
Sperrbauwerkes soll das
Wasser in dieser weitläufigen
Höhle bis zu 15 m hoch gestaut
werden. Mit einem Speichervolumen
von 400 000 m 3 Wasser
können dann täglich rund
75 000 Menschen mit ausreichend
Frischwasser versorgt
werden.
Das Institut für Wasserwirtschaft
und Kulturtechnik (IWK)
der Universität Karlsruhe koordiniert
das Verbundprojekt, das nicht nur
die Wasserversorgung sichern, sondern
auch die strukturelle Entwicklung der
ganzen Region vorantreiben soll.Das Bun-
Technical data/Technische Daten VSM 8000
14 tis 12/2004
4 Einsatz der VSM 8000 unter Grundwasser in Kuwait Fotos: Herrenknecht
desministerium für Bildung und Forschung
fördert das Pionierprojekt,das den
Transfer von Wissenschaft und Technik
nach Indonesien unterstützen und Weg-
bereiter sein soll für weitere
Vorhaben in Regionen mit
ähnlichen Randbedingungen.
Einsatz im Venedig des
Nordens
Eine vergleichbare Anlage
des Types VSM 7700
(Schachtinnendurchmesser
bis 7700 mm) wird derzeit im
Werk Schwanau konzipiert
und gefertigt. Sie soll Anfang
2005 im russischen St.Petersburg
in den Einsatz gehen,
wo Anschlussbauwerke für
bestehende Kanalleitungen
in 85 m Tiefe errichtet werden.
Arbeitstemperaturen
von bis zu –20 °C und die extreme
Tiefe der Schachtkonstruktion
in der mehrschichtigen
Geologie unter Grundwasser stellen
hohe Anforderungen an das Baustellenteam
und die Maschinentechnik. Im Venedig
des Nordens besteht die Geologie aus
General Information/Allgemeine Info
Shaft diameter range/Schachtdurchmesser (ID): 6000–8000 mm
Max. cutting diameter/Max. Schnittdurchmesser: 8800 mm
Max. shaft depth/Max. Schachttiefe: 40 m
Suitable geology/Geeignete Geologie: Soft soil, sand, gravel, soft to medium hard rock
Weicher Boden, Sand, Kies, weicher bis mittelharter Fels
Boring machine
1. Cutting boom/Schrämausleger
Power/Leistung 300 kW
Cutting speed/Abbaugeschwindigkeit 85 rpm
Max. torque/Max. Drehmoment 30 kN
Installed hydraulic power/Installierte hydraulische Leistung 400 kW
Swing angle/Drehwinkel 190°
Inclination angle/Neigungswinkel 48°
Telescopic extension /Teleskopverlängerung 1 m
2. Slurry system/Förderkreislauf
Power/Leistung 160 kW
Flow range/Durchflussgeschwindigkeit 200–400 m 3 /h
Max. pressure/Max. Druck 5 bar
Max. stone size/Max. Steingröße 125 mm
Max. excavation rate/Max. Aushub 60 m 3 /h
3. Lowering unit/Absenkeinheit
Max. thrust force/Max. Druckkraft 10 000 kN
Max. lifting or holding force/Max. Hub- oder Haltekraft 10 000 kN

Sand und Lehm mit einem hohen Wasseranteil.Während
die erste Schicht bis ca.
60 m Tiefe grundwasserhaltig ist, liegt darunter
eine Schicht aus festem, trockenem
hartem Lehm. Ferner rechnen die Geologen
mit Gesteinsfindlingen mit bis zu
2,5 m Kantenlänge in der Übergangszone
vom weichen Boden zum harten Lehm.
Herrenknecht entwickelt derzeit eine
neue Vermessungstechnik, um die geforderte
Präzision beim „vertikalen Vortrieb“
gewährleisten zu können.
Ausblick: eine viel
versprechende Technik
Ein weiteres interessantes Anwendungsgebiet
der neuen Technik ist die Erstellung
von Großschächten unter Grundwasser.
Diese werden zum Anfahren von
„großen“ Tunnelbohrmaschinen z. B. im
U-Bahn- und Metrobau benötigt.
Konventionell wird eine Schachtwand
mittels Bohrpfählen oder Schlitzwänden
hergestellt. Nach dem Voraushub über
dem Grundwasserspiegel wird meist ein
Greifersystem eingesetzt, das „blind“ und
teilweise mit Hilfe von Tauchern arbeitet.
Hier sieht Herrenknecht ein Potenzial und
arbeitet derzeit an einem Konzept für den
Einsatz der neuen Schachtabsenkanlage
beim Bau von Großschächten.
Das Mammutprojekt in Kuwait ist
schon heute der Vorreiter für den Einsatz
der Herrenknecht Schachtabsenkanlage
überall dort, wo Schächte in gemischten
Geologien,unter Grundwasser,schnell und
sicher gebaut werden müssen. Dies beinhaltet
die Konstruktion von Start- und Zielschächten,
Schachtbauwerke für inner-
städtische Metrostationen sowie den Bau
von Fundamenten für Offshore-Bauwerke.
Mit dieser Palette an Maschinentechnik
für den Schachtbau kann Herrenknecht
sein Produktspektrum ergänzen
und qualifiziert sich einmal mehr zum Anbieter
eines umfassenden Technik-Paketes,
nicht nur für Microtunnelling-Bauvorhaben.
Kontakt
Herrenknecht AG
Tel. (+49) 78 24 3 02-0
Fax (+49) 78 24 34 03
E-Mail: info@herrenknecht.de
tis 12/2004 15
Schachtabsenkanlage
Grabenloses Bauen