Einsatz von Dehnerstationen beim Rohrvortrieb mit Steinzeug-VT ...

Einsatz von Dehnerstationen beim Rohrvortrieb mitSteinzeug-VT-Rohren – Grundlagen und PraxisberichteVon Christel FlittnerDie Entwicklung der unterirdischen Bauweise ist eine Erfolgsgeschichte „Made in Germany“.In den vergangenen Jahrzehnten wurden in Deutschland die grabenlosen Technologien zumBau von Rohrleitungen maßgeblich vorangetrieben, so dass heute nahezu für jeden Anwendungsfallmoderne technische Lösungen vorliegen. Dazu hat auch die intensive und kontinuierlicheEntwicklung der Steinzeug-Vortriebsrohrsysteme beigetragen.1 Entwicklung von Rohr und Technik – Hand in HandBereits 1984 wurden im Unternehmen Steinzeug-Keramo die ersten Steinzeug-Vortriebsrohreserienmäßig produziert und bei Vortriebsarbeiten im nicht begehbaren Bereich angewendet.Heute werden Vortriebsrohre in den Nennweiten DN 150 bis DN 1400 hergestellt. Im Jahre2003 begann die Entwicklung der Edelstahl verstärkten Druckübertragung in den NennweitenDN 600 bis DN 1400. Und genau hiermit setzte die Steinzeug-Keramo GmbH auf eine weitereInnovation im Produktbereich der Vortriebsrohre.Ein Edelstahlring (patentiert), der im erwärmten Zustand auf die Rohrenden aufgesetzt wird,sorgt beim Erkalten und Aufschrumpfen für eine Vorspannung im Druckübertragungsbereich.Die so erzeugte Vorspannung unterstützt die Zugfestigkeit des Werkstoffes und begünstigt dieSpannungsverteilung im Rohrspiegel bei den Vortriebsarbeiten (Abb. 1 und 2).Abb. 1: Vortriebsrohrverbindung mit Edelstahlverstärkter DruckübertragungAbb. 2: Edelstahl verstärkte Druckübertragung

Parallel zu dieser zukunftsweisenden Entwicklung konnten die Wanddicken der Vortriebsrohreab DN 1000 vergrößert und den gebräuchlichen Durchmessern der eingesetzten Vortriebsmaschinenangepasst werden.Kontinuierliche Entwicklung und Investitionen in den vergangenen Jahren führten zu weiterenOptimierungen und Neuerungen in Hinblick auf die Anwendbarkeit der Steinzeug-Vortriebsrohre: So wurde beispielsweise eine Erhöhung der Längsdruckfestigkeit auf mindestens100 N/mm² erreicht. Weiteres Beispiel für eine erfolgreich getätigte Innovation ist die Veränderungder Führungsringe: Um den erhöhten Anforderungen des Rohrvortriebs auch beiKurvenfahrten gerecht zu werden, hat die Steinzeug-Keramo GmbH die ursprüngliche Breitedes Führungsringes, der bei allen Rohren ab DN 200 aus Edelstahl (Werkstoffnummer 1.4571(V4 A)) besteht, von 143 mm auf 163 mm bei DN 1200 und 1400 verbreitert (Abb. 3, 4 und 5).Abb. 3, 4, 5: Vortriebsrohre DN 600 bis 1400 Typ 2: Führungsring aus Edelstahl mit Dichtelement ausKautschukelastomer und Edelstahl verstärkter Druckübertragung mit vormontiertem Druckübertragungsringaus Holz P5Das komplette Steinzeug-Vortriebsrohr-Programm mit Standard- und erweiterten Nennweitensowie den Sonderbauteilen ist den Tabellen 1 und 2 zu entnehmen.

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Steinzeug-Vortriebsrohre und der Vortriebstechniküber die Jahre ging selbstverständlich auch eine Optimierung hinsichtlich der erreichtenVortriebslängen einher: Während in den 90iger Jahren in den Nennweiten DN 600 bis DN1000 mit Mikrotunnelbausystemen selten Haltungslängen von über 100 m vorgepresst werdenkonnten, ist dies mittlerweile Stand der Technik. Haltungslängen von 150 bis 250 m bei Nennweitenvon DN 1200 über 250 m sind keine Seltenheit mehr.Auch die Technik und die Vermessungssysteme für die Durchführung von Kurvenfahrten habensich weiterentwickelt: Während in der Vergangenheit ausschließlich in den begehbarenNennweiten Vortriebe dieser Art ausgeführt wurden, werden heute zunehmend Projekte auchin den nicht begehbaren Nennweiten durchgeführt.Es versteht sich daher von selbst, dass damit für unser Unternehmen die Entwicklung und derBau einer „verlorenen“ Dehnerstation für die Nennweite DN 1200 unabdingbar war. Ein erster

gelungener Einsatz erfolgte im Juli 2012 im Projekt „Berlin-Marzahn, Grabensprung“ (Abb. 6und 7).Abb. 6 und 7: Die Steinzeug-Keramo GmbH entwickelte eine verlorene Dehnerstation DN 12002 Zwei Beispiele stehen für vieleStellvertretend für unzählige Projekte, bei denen Steinzeug-Vortriebsrohre zum Einsatz gelangten(siehe auch Tabelle 3, Bauvorhaben), sind im Folgenden zwei besonders herausragendebeschrieben:BauvorhabenNennweite Gräßte Haltungslänge/ Besonderheiten(eine Auswahl)GesamtmengeAbgeschlossene ProjekteSGP-Singapur DN 1200 115m , Radius 400m 1. Kurvenfahrt mit SteinzeugMikrotunnelvortriebmit SpülförderungSGP-Singapur DN 1200 180m / 1500m Mikrotunnelvortrieb mit SpülförderungSGP-Singapur DN 1000 206m Mikrotunnelvortrieb mit SpülförderungD-Recklinghausen DN 1200 130m Vortrieb bemannt mit offenemSchild, Bahnquerung

D-Berlin-Marzahn,GrabensprungDN 1200 155m / 230m Ersteinsatz DehnerstationMikrotunnelvortrieb mitSpülförderungD-Eisenach DN 1000 80m Querung einer Bahnunterführung,Mikrotunnelvortrieb mitSpülförderungCZ-Karvina DN 1400 84m Mikrotunnelvortrieb mit SpülförderungD-Frechen DN 1000 500m Mikrotunnelvortrieb mit Spülförderungstark befahreneBundesstraßePL-Gdansk DN 800 240m Querung der Startbahn FlugplatzGdansk, Mikrotunnelvortriebmit SpülförderungD-Witten DN 800 75m Vortrieb im Festgestein, Mikrotunnelvortriebmit SpülförderungB-Heverlee DN 1200 138m Mikrotunnelvortrieb mit SpülförderungD-Magdeburg DN 800 120m / 2700m Große Tiefenlage (11m) hoherGrundwasserstand 1munter GOK, Mikrotunnelvortriebmit SpülförderungIn der Planung/BauphaseD-Hamburg DN 800 120m / 2000m Mikrotunnelvortrieb mit SpülförderungD-PeineDN 1200 undDN 400298m und 296mHoher GrundwasserstandMikrotunnelvortrieb mit SpülförderungI-Sardinien DN 1200 280m / 1500m Hoher GrundwasserstandMikrotunnelvortrieb mit SpülförderungCZ-Pilsen DN 1000 150m / 1000m Mikrotunnelvortrieb mit SpülförderungCZ-Pilsen DN 800 100m / 800m Mikrotunnelvortrieb mit Spülförderung2.1 Projektbeispiel 1: Erfolgreicher DN 1200-Kurvenvortrieb in SingapurIm Nordosten Singapurs (Admirality Road, Woodlands Town) war der Bau eines Abwasserkanalsnotwendig. Knapp 1.100 m Steinzeug-Vortriebsrohre DN 1200 (Baulänge 2,00 m; FührungsringTyp 2) wurden aus dem in 11 m Tiefe gelegenen Startschacht mit einer max. Vortriebskraftvon 1.100 bis 1.200 kN gepresst. Die erste Haltung DN 1200 wurde exakt aufgefahrenund repräsentierte mit 180 m ein vorzeigbares Ergebnis. Die große Herausforderung beidiesem Projekt bestand jedoch in der Realisierung einer erforderlichen Kurven-Vortriebsstrecke.Als Voraussetzungen für einen erfolgreichen Kurven-Rohrvortrieb dieser Dimension wurdendefiniert:1. Ausreichende Vortriebskräfte in der Kurvenfahrt

2. Einsatz belastbarer Vortriebsrohre mit V4A-Edelstahlkupplung und Edelstahl verstärkterDruckübertragung (EDÜ)3. Online-Überwachung der Vorpresskraft mit OLC – Online Load Control4. Einsatz eines Kurvenvermessungssystems5. Berechnung der Statik für die Rohre und der Nachweis zur Druckübertragung6. Fahren einer Anfangsgeraden und dann erst das Einleiten der Kurvenfahrt7. Einsatz eines erfahrenen Vortriebsunternehmens8. Einbau von Schmierrohren9. exakte Kenntnis der Baugrundverhältnisse10. Einsatz einer wiedergewinnbaren Dehnerstation, um Spitzendrücke an der Ortsbrust besserzu beherrschen11. Erstellung eines Rohrfolgeplans für die einzubauenden RohreAls notwendige Maßnahmen wurden umgesetzt:1. Verbreiterung des Edelstahl-Führungsringes von 143 mm auf 163 mm zur Aufnahme derplanmäßigen Verwinkelung und zur Reserve außerplanmäßiger Auswinkelungen2. Einbau von Bentonitrohren (3 Bentonit-Stutzen/Rohr, jedes 7. Rohr) zur Reduzierung derVortriebskräfte3. Erstellung eines Rohrfolgeplanes zur Optimierung der Rohrmantelreibung4. Berechnung der Statik, Begrenzung der max. zulässigen Vorpresskraft auf 3.700 kN für dieKurvenfahrt mit Berücksichtigung des Verformungsverhaltens des Druckübertragungsringsunter Belastung der planmäßigen Verwinkelung und der vortriebsbedingten Steuerbewegungen5. Einsatz, Betreuung und Auswertung des OLC-FugenvermessungssystemsUnter Überwachung der Vorpresskraft der Rohrfugenvermessung und der Rückberechnungder Vortriebskraft mit dem Online Load Control-System gestaltete sich ein erfolgreicher Kurven-Rohrvortriebmit den folgenden Dimensionen und Parametern:– Steinzeug-Vortriebsrohre DN 1200 (Baulänge 2,00 m)– Vortrieb in 11 m Tiefe– Baugrund: Ton, schwach toniger Sand (mit Grundwasser 1 m über GOK)– 400 m planmäßiger Radius– Haltungslänge 115 m– 3.700 kN max. zulässige Vorpresskraft– Startschacht mit ca. 6 m Durchmesser aus Stahlbeton (nach GW-Absenkung mit 1-m-Ortbetonringen von oben nach unten gebaut)2.2 Projektbeispiel 2: Ersteinsatz der neuen Dehnerstation in Berlin-Marzahn(Grabensprung)Die bei der Steinzeug-Keramo GmbH entwickelte Dehnerstation leistete bei ihrem Ersteinsatzvolle Arbeit und erreichte mit Erfolg ihr Testziel 'Dichtigkeit' und 'Baustellentauglichkeit': Mit derVollschnitttechnik (AVN 1200, Herrenknecht) wurden Steinzeug-Vortriebsrohre DN 1200 miteiner Haltung von 154 m Länge gepresst, wobei die Dehnerstation mehrmals aktiviert wurde,um die Funktionstüchtigkeit zu testen. Eine zweite Haltung von 65 m Länge (ebenfalls Steinzeug-VortriebsrohreDN 1200) wurde ohne den Einsatz der Dehnerstation gepresst.

Der Vortrieb der beiden Haltungen erfolgte aus einer Doppelpressgrube (Spundwandverbaumit HDI im Ausfahrbereich) bei sandigem Boden und einem Grundwasserstand an der Oberkantedes Rohrscheitels (Abb. 8).Abb. 8: Startgrube In Berlin-Marzahn, Projektbeispiel 2Autorin:Dipl.-Ing. Geotechnik/BergbauChristel FlittnerSteinzeug Keramo GmbHTel.: 0171 88 09 769E-Mail:c.flittner@steinzeug-keramo.comInternet:www.steinzeug-keramo.comFügen Sie hierIhr Foto imFormat 2,8 cmbreit und4,2 cm hoch ein(Bildauflösungmind. 215 dpi).