Ausgabe Jänner 2006 - Kopswerk II
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Januar <strong>2006</strong><br />
Freie Fahrt für die Tunnelbohrmaschine<br />
Tunnelbohrmaschinen (TBM) werden seit mehreren<br />
Jahrzehnten eingesetzt. In den letzten zwanzig Jahren<br />
wurde der maschinelle Tunnelbau stark verbessert.<br />
Besonders bei langen Tunneln (ab ca. 2 km) mit<br />
großem Durchmesser ist der Fräsvortrieb wegen der<br />
kürzeren Bauzeiten wirtschaftlicher als der Sprengvortrieb.<br />
Ing. Franz Embacher, Bauleiter der ARGE<br />
Fräskopf der Tunnelbohrmaschine für den<br />
Druckschacht<br />
Kops <strong>II</strong>, Baulos 1+2 bestätigt, dass trotz aufwändigster<br />
„Begleitumstände“, wie Aufbauarbeiten,<br />
Rückzug und Demontage der TBM, der Fräsvortrieb<br />
beim Stollen und Druckschacht um vieles günstiger<br />
und vor allem schneller ist, als der konventionelle<br />
Vortrieb. Bessere felsstatische Bedingungen und<br />
genauer Felsausbruch erlauben eine raschere<br />
Vorgangsweise mit weniger Personal. Fräsen ist<br />
schonender, weil der Sprengvortrieb starke Erschütterungen<br />
im ganzen Berg mit sich bringt. Je<br />
standfester das Gebirge, desto problemloser kann der<br />
Gleich hinter dem Bohrkopf wird bei der Maschine<br />
im Versalstollen <strong>II</strong> der Stollen mit Betonfertigteilen<br />
(Tübbingen) ausgekleidet<br />
Vortrieb mit der Maschine erfolgen. Erschwernisse<br />
können mögliche größere Wassereinbrüche darstellen,<br />
wie man aus der Erfahrung weiß. Dafür wurden<br />
mit installierten Schlammpumpen in der Schachtfußkaverne<br />
und mehreren Abwasserpumpen die notwendigen<br />
Vorkehrungen getroffen. Gute Belüftung<br />
ist beim Fräsvortrieb äußerst wichtig. Besonders für<br />
<strong>Kopswerk</strong> <strong>II</strong> dabei<br />
die Abfuhr der Maschinenwärme sind starke Bewetterungseinrichtungen<br />
notwendig.<br />
Beim Fräsvortrieb gelangt das zerkleinerte Gestein<br />
hinter dem Bohrkopf der TBM gewöhnlich auf ein<br />
Förderband. Es führt über der Arbeitsplattform im<br />
Maschinenbereich zum Nachlaufbetrieb. Über<br />
Schutterrinnen (im steilen Druckschacht) oder einen<br />
Materialzug (beim Druckstollen) wird das Gestein<br />
abtransportiert.<br />
Die eingesetzten Tunnelbohrmaschinen beim<br />
<strong>Kopswerk</strong> <strong>II</strong> unterscheiden sich durch ihre Größe und<br />
Bauart. Während beim horizontal verlaufenden<br />
Druckstollen eine Doppelschild-Tunnelbohrmaschine<br />
eingesetzt wird, fräste eine verspannbare offene TBM<br />
mit Rückfallsicherung den steilen Druckschacht auf.<br />
Ein großer zusätzlicher Vorteil des Fräsens ist die viel<br />
schönere „Leibung“ des Tunnels, erklärt DI Hansjörg<br />
Wolf, Illwerke-Bauleiter, Baulos 2. Dadurch sind<br />
weniger Nacharbeiten, z. B. bei der Panzerung des<br />
Druckschachtes oder Tübbingauskleidung beim<br />
Druckstollen, notwendig.<br />
„Raise-Boring“ – eine deutsche Erfindung<br />
Raise-Boring (gehört zum Fräsen) ist eine mechanische<br />
Art zur Schachtherstellung. Keine der Bezeichnung<br />
nach englische, sondern eine deutsche<br />
Entwicklung (1949) des Ingenieurs Bade. 1962 entstand<br />
die der heutigen Version entsprechende Raise-<br />
Boring-Maschine.<br />
Beim Raise-Boring wird von unten nach oben<br />
gefräst<br />
Zunächst wird eine Pilotbohrung von oben nach<br />
unten abgeteuft. Ein Bohrkopf mit dem passenden<br />
Durchmesser wird anschließend ans Bohrgestänge<br />
geschraubt. Der Fräsvorgang erfolgt dann von unten<br />
nach oben, indem der Fels durch Drehung und Zug<br />
des Bohrers mechanisch gelöst wird. Raise-Boring ist<br />
gegenüber dem Alimak-Vortrieb bereits bei einer<br />
Tiefe von 100 Meter schneller und günstiger. Es<br />
bringt auch höhere Sicherheit für das Bedienpersonal.<br />
Raise-Bohrungen können auch über 1000 Meter in<br />
die Tiefe gehen und mehr als sechs Meter Durchmesser<br />
erreichen. Beim Entlastungsschacht in Kops<br />
wird der Raise-Bohrer eingesetzt. Pro Schicht ist nur<br />
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ein Mann erforderlich. Raise-Boring wird vorwiegend<br />
bei gutem Gebirge angewendet. Eine Sicherung<br />
kann später (auch erst nach Wochen) erfolgen.<br />
Lockermassen-Vortrieb<br />
Sämtliche zuvor genannte Vortriebsverfahren werden<br />
im festen Fels, nachstehendes Vortriebsverfahren<br />
wird in Lockermassen wie Kies, Sand etc. angewandt.<br />
Übliche Tunnel in Lockermassen sind z. B. U-Bahntunnel<br />
in Großstädten. Große Herausforderungen<br />
sind hierbei, Setzungen des darüber liegenden<br />
Geländes und Eindringen von Grundwasser in den<br />
Stollen zu verhindern. Im Lockergestein wird der<br />
Tunnel mit Bauhilfsmaßnahmen, die den geologischen<br />
Verhältnissen entsprechen, aufgefahren. Dazu<br />
zählen Rohrschirme, Injektionen, Grundwasserabsenkungen<br />
usw. Die Unterwasserführung beim<br />
<strong>Kopswerk</strong> <strong>II</strong> (Turbinenauslauf und Pumpenzulauf)<br />
wird bergmännisch als Düker errichtet. Mit dem<br />
Der vorgängig gesicherte Firstbereich ermöglicht<br />
das Ausbaggern der Lockermassen<br />
Düker muss in den Lockermassen die L188, die Ill und<br />
der Umschließungsdamm des Ausgleichbeckens Rifa<br />
unterfahren werden. Er führt zum Aus- bzw. Einlaufbauwerk<br />
im Rifabecken. Hiefür ist der Einsatz von<br />
Sonderbauverfahren erforderlich, um weitgehend<br />
zu vermeiden, dass der Baugrund sich setzt: Je nach<br />
dem, wie es der Untergrund zulässt, werden kleine<br />
oder größere Querschnitte gebohrt (ca. 1 m Tiefe) und<br />
die neue Stollenbrust sofort mit Ankern, Gittern usw.<br />
gesichert. Der geplante Felshohlraum wird zuerst in<br />
drei Flächen aufgeteilt und mit Hilfe eines Rohrschirms<br />
gesichert. Dazu werden 15 Meter-Rohre nach<br />
vorne gebohrt und im Abstand von ca. 25 cm angeordnet.<br />
Sie sind über die ganze Kalotte verteilt. Über<br />
diese Rohre, die nach oben mit kleinen Löchern versehen<br />
sind, wird eine Zementsuspension eingepresst.<br />
Diese verfestigt die Lockermassen und bildet eine Art<br />
Schutzschirm, unter welchem der Vortrieb des Stollens<br />
mittels Bagger erfolgen kann. Der Düker wird<br />
anschließend mit Baustahlgitter und Spritzbeton<br />
komplett gesichert.