Implenia Bau AG und Küchler Technik AG entwickeln innovatives KIBS

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Nach der Entnahme des Bohrkerns
aus der Rohrwandung wird das
KIBS mit einem Durchmesser von
64 Millimeter angesetzt.
Implenia Bau AG und Küchler Technik
AG entwickeln innovatives KIBS (Injektionsbohrsystem)
für die Zürcher
Durchmesserlinie
Zwischen dem westlichen Stadtrand von Zürich beim Bahnhof
Altstetten und dem nördlichen Stadtrand beim Bahnhof Oerlikon
entsteht eine neue 9,6 Kilometer lange Bahnverbindung,
genannt Durchmesserlinie Zürich. Küchler Technik AG liefert
über 3300 objektbezogen entwickelte Injektionsbohrsysteme
für die Baumassnahme Grossrohrschirm Durchmesserlinie.
Der Grossrohrschirm liegt im Bereich der Lockergesteinsstrecke
des künftigen Weinbergtunnels und befindet sich im
grundwasserführenden Limmatschotter sowie den anstehenden
Seeablagerungen.
Rohrschirm über dem Tunnelquerschnitt in der
Lockergesteinsstecke
Der Weinbergtunnel wird seit Oktober 2008 von Oerlikon in
Richtung Hauptbahnhof mit der Tunnelbohrmaschine aufgefahren.
Mit einem Bohrdurchmesser von 11,30 Meter arbeitet
sie sich jeden Tag rund 20 Meter durch den Molassefels
des Zürichbergs. Knapp 250 Meter vor dem Durchstich zum
Hauptbahnhof ändert die Geologie und die Tunnelbohrmaschine
wird umgerüstet vom Fels- auf Hydroschildvortrieb,
um das grundwassergesättigte Lockergestein unterhalb der
Limmat zu durchfahren. Am Bahnhofquai sind Infrastrukturbauten
und Gebäude mit geringer Überdeckung zu unterfahren.
Es sind daher mit Aufwendungen von rund 20 Millionen
Franken Bauhilfsmassnahmen erforderlich. Aus dem Schacht
Südtrakt beim Bahnhofquai des Hauptbahnhofs Zürich wird
ein Dichtblock sowie ein Grossrohrschirm erstellt. Für den
Grossrohrschirm werden sechs Vortriebsrohre mit einem
Durchmesser von 1,80 Meter und ein Vortrieb mit einem
Durchmesser von 2,60 Meter ausgeführt. Die vorgetriebenen
Rohre aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) werden
nach Abschluss der Vortriebsarbeiten jeweils bewehrt und
ausbetoniert. Die Zwischenräume zwischen den Rohrsträngen
werden vorgängig mit Injektionen verfestigt. Mit diesen
Massnahmen soll über dem Tunnel ein stabiles Gewölbe geschaffen
werden, um im Lockergesteinsbereich die notwendigen
Sicherheiten im Bezug auf Ausbläser und Ortsbrustinstabilität
(Hydroschildvortrieb) und insgesamt eine Minimierung

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von Setzungen zu erreichen. Das grössere Rohr mit 2,60 Meter
Innendurchmesser wird mit Beton-Vortriebsrohren erstellt.
Als Besonderheit wird der Vortriebsstrang in Längsrichtung
vorgespannt und bleibt bis zum Abschluss der Tunnelvortriebes
ohne Betonverfüllung. Dieser Rohrstrang des Grossrohrschirms
dient als Erschliessungsstollen für die Durchführung
allfälliger Interventions-Massnahmen im Untergrund. Die besondere
Herausforderung bei den Mircotunnelling-Arbeiten
am Projekt Grossrohrschirm liegt in der Durchörterung einer
hindernisreichen Tunneltrasse. Angetroffen werden zahlreiche
alte Baugrubenabschlüsse (Schlitzwände, Spundwände und
Rühlwände) sowie diverse Verankerungszonen, welche mit
einem speziell modifizierten Schneidrad durchörtert werden.
Alle Rohrstränge sind Sacklöcher und werden im Microtunnelling-Verfahren
gebohrt. Da der Bohrkopf jeweils durch
den Rohrquerschnitt wieder zurückgezogen werden muss,
fiel die Wahl auf glasfaserverstärkte Rohre von Hobas. Diese
Vortriebsrohre zeichnen sich trotz dünner Rohrwandung
(6,20 Zentimeter), durch hohe Festigkeiten aus. Der Vortrieb
für einen Strang dauert jeweils inklusive Installation rund
neun Wochen. Gearbeitet wird in drei Schichten. Als weitere
Spezialität ist die Vortriebsinstallation für Drucklufteinstiege
modifiziert. Dies ermöglicht die Intervention an der Ortsbrust
und nach Erreichen der Endtiefe, den Teilrückzug mit Strangverzapfung.
Ist der Vortrieb abgeschlossen und der Bohrkopf
zurückgezogen, folgt der Innenausbau des Rohrstrangs.
Objektbezogen entwickeltes Injektionsbohrsystem KIBS
Die Bohrungen für die Gewölbeinjektionen zwischen den
Grossrohrschirmrohren sind im Regelfall 0,50 Meter und 1,00
Meter lang, lokal max. 3,00 Meter. Rund 600 Injektionsbohrungen
sind im ersten Arbeitsschritt in einem Rastermass von
75 Zentimeter aus dem Rohr in das wassergesättigte Lockergestein
zu bohren und im zweiten Arbeitsschritt in zwei Phasen
zu injizieren. Die ARGE ATW hat mit ihrem Angebot als
Alternative zu verrohrten Preventerbohrungen mit Injektions-/
Manschettenrohren eine Injektionsbohrlösung mit verlorener
Krone angeboten. Die ARGE ARL, welche für die ARGE ATW
den Grossrohrschirm erstellt, entwickelte in Zusammenarbeit
mit der für Systemlösungen bekannten Küchler Technik AG für
die spezielle Anwendung in sehr beengten Platzverhältnissen
und einem zu erwartenden Wasserdruck von 1,6 bar auf der
Basis des Selbstbohrankers einen objektbezogenen Prototyp.
An einem Probekörper bestehend aus kiesigem Material wurde
die Tauglichkeit überprüft.
Rund 600 Injektionsbohrungen pro Rohrstrang
Aktuell werden pro Rohr rund 600 Stück dieser objektspezifischen
KIBS Injektionsbohrsysteme pro Rohrstrang gebohrt.
Ihre Länge misst 0,50 bis 3,05 Meter. Für das Ausführen dieser
Bohrungen wurde von Implenia Bau AG und der Küchler
Technik AG ein spezielles Gerät entwickelt, das den knappen
Platzverhältnissen mit 1,80 Meter Rohrinnendurchmesser
gerecht wird. Nach der Entnahme des Bohrkerns aus
der Rohrwandung schützt die zementöse Ringspaltverfüllung
oder im Bedarfsfall eine PU-Vorinjektion gegen das eindringende
Wasser. Anschliessend wird das KIBS mit einem
Durchmesser von 64 Millimeter angesetzt. Mit dem Bohren
(Verdrängungsprinzip ohne Spülrückfluss) wird die den KIBS
umschliessende Gummimanschette für die Abdichtung in die
vorgekernte Rohrwandung eingepresst und gleichzeitig eine
Mantelinjektion ausgeführt. Für die Injektion hat die Küchler
Technik eine mengen- und druckgesteuerte Injektionsanlage
entwickelt, die über ein Touchscreen bedient und ausgewertet
werden kann.
Ein Rückschlagventil und die Ventilmanschetten am KIBS
sorgt dabei für die nötige Dichtheit des Bohrsystems. Wichtig
ist auch dass das KIBS gegenüber der Innenseite ja nicht
vorstehen, damit später die Armierung ohne Probleme in die
Rohre gezogen werden kann. Im zweiten Arbeitsschritt werden
die KIBS mittels pneumatischen Einfach – und Doppelpacker
in zwei Phasen injiziert. Nach Abschluss der Injektionen
wird die Armierung eingebracht und der Rohrquerschnitt
in zwei Arbeitsetappen mit selbstverdichtendem (SCC C
30/37) Beton verfüllt. Das sind pro Rohrstrang rund 350 Kubikmeter
Beton.
Jörg Küchler, Geschäftsführer der Küchler Technik AG (links)
und Silvio Schwarz, Projektleiter der ARGE ARL.
Infos
Weiter Auskünfte zum
KIB-System:
Allgemeine Infos zum
Grossrohrschirm:
Küchler Technik AG
Implenia Bau AG
Schlundmatt 30 Husacherstrasse 3
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