Inhaltsverzeichnis

  Einleitung.  3

  Maschinentechnik.  3

  Setzungen bei Maschinen  5

  Berechnung von Setzungen  7

  Zusammenfassung  13

  Quellen  15

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Einleitung

Der vorliegende Beitrag liefert einen Einstieg in die Setzungsberechung im maschinellen Tunnelbau. Vor allem in urbanen Gebieten, ist die Setzung wichtiges Bemessungskriterium der zu planenden Strukturen. In vorliegendem Beitrag werden neben der kurzen Einführung in die Maschinentechnik, empirische und numerische Verfahren zur Setzungsberechung sowie praxisorientierte Angaben zur Setzungsvorhersage aufgezeigt.

Maschinentechnik

Die Tunnelvortriebsmaschinen (TVM) können grundsätzlich in zwei Maschinenklassen eingeteilt werden: in Tunnelbohrmaschinen (TBM) und in Schildmaschinen (SM). Diese vorgenannten Maschinenklassen unterscheiden sich hinsichtlich

Anwendungsbereich, Ortsbrust- und Ausbruchsstützung, Abbau- und Aufbereitungsverfahren und Umweltbeeinflussung. Eine einführende Übersicht liefert hierzu nachfolgende Grafik Nr. 1 des DAUB, wobei empfohlen wird, bauvertragliche Maschinendetails z.B. hinsichtlich des Vortriebsmodus stets spezifisch zu definieren und zu regeln. Die Auswahl der Maschinenklasse sollte auf der Basis der geotechnischen Erkundungen in Kooperation mit den Fachleuten der Projekteams erfolgen. [1][2]

Die TBM bedarf in der Regel eines stabilen Gebirges mit guter Standfestigkeit und Festgesteinseigenschaften, so dass ein radiales Verspannen im Hohlraum für den Vortriebshub möglich ist und der Ausbruchsvorgang vollflächig voranschreiten kann, während die Sicherung im Nachlauf folgt. Die TBM kann beim Einsatz im Festgestein mit geringerer Standzeit, aber auch mit Schild und anschließendem Tübbingeinbau zum Einsatz kommen. Generell wird der Ausbau bei der TBM konventionell ausgeführt, z.B. mit Ankern, Bögen, Spritzbetonschale, Abdichtung und Innenschale.

Die SM bedarf hingegen eines weniger stabilen Gebirges oder Baugrunds. Dieser Maschinentyp kann auch im lockeren und heterogenen Grund mit entsprechender Maschinenkonzeption fahren und vermeidet beispielsweise durch eine aktive

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Ortsbruststützung und durch einen Schildmantel einen Verbruch. Das notwendige Vortriebsmoment der Maschine wird über die Antriebspressen, welche sich in Längsrichtung an der Tübbingkante stützen erzeugt. Verstärkt eingesetzt werden SM im Erdruckschild Modus (auch "EPB Modus" = Earth Pressure Balance Modus genannt) und als Hydroschild Maschine (auch Mixschild oder Slurryschild genannt). Die Hydroschildmaschine wird mit Bentonit- Suspension gestützt und geschmiert und bedarf dafür hinsichtlich der besonderen Eigenschaften des Stützmittel und dessen Aufbereitung entsprechendes Know- How. Beim Erddruckschild Modus erfolgt die Stützung mittels der Ausbruchmassen in der Abbaukammer, welche so eingestellt werden, dass Sie mit dem Erddruck an der Orstbrust korrespondieren. Der Lösevorgang kann mit Konditionierungsmitteln (Schaum oder Polymeren) unterstützt werden. [3]

Es kann festgehalten werden, dass die TBM überwiegend im Festgestein und das die SM überwiegend im Lockergestein eingesetzt wird. Wobei die Grenzen der Maschinentechnik, hinsichtlich der Einsetzbarkeit zunehmend verschwimmen und sogenannte universelle Maschinen, welche sich auf die Geologie abgestimmt dem jeweiligen Verfahren bedienen, Stand der Technik sind.

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Graifk Nr. 1 Übersicht Tunnelvortriebsmaschinen (DAUB/ FGG/ ÖGG 1997)

Setzungen bei Maschinen

Ausgehend vom primäreren Spannungszustand lagert sich der Baugrund nach der Hohlraumerstellung infolge des Tunnelvortriebs in den sogenannten sekundären Spannungszustand um. Der Baugrund versucht sich, abhängig von seinen geomechanischen Eigenschaften, mehr oder weniger stark durch Umlagerungen u.a. in den Hohlraum zu verschieben bzw. sich in den Hohlraum zu entspannen. Maßgeblicher Faktor für den Umfang der Entspannung ist hierbei die Schnelligkeit zur Sicherung des Hohlraums. Bei Tunnelbohrmaschinen ist dies von geringerer Bedeutung, da der Vortrieb wie oben im Text beschrieben überwiegend im Festgestein stattfindet. Bei Schildmaschinen, welche unter anderem im heterogenen

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