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Tunnelbau mit geologischen Tücken

Die Bohrungen für Injektionen und Vortrieb erfolgten aufgrund des quellfähigen, anhydrithaltigen Gesteins mit umgebauten Sandvik Bohrwagen. Statt die Bohrlöcher wie üblich mit Wasser auszuspülen, wurde mit Luft gespült.

Wegen der enormen Staubentwicklung wurde an der Bohrlafette ein Absaugkopf montiert.

Auf den Transporter des österreichischen Herstellers Reform, Modell Muli, wurde die Staubabsaugung von Ilmeg aufgebaut.

In die Tunnelwände wurde eine Vielzahl an bis zu 10.30 Meter tiefen Löchern gebohrt. Diese wurden mit Acrylatgelen oder Polyurethanharzen verpresst.

Mit der Prozesskontroll- und -planungssoftware iSURE lassen sich Bohrpläne mit gewünschter Position, Winkel und Bohrlochtiefe für jedes einzelne Loch erstellen.

Die von Avesco bereitgestellten Sandvik Bohrjumbos und Staubabsauger kamen beim Tunnelvortrieb zum Einsatz, der zum Teil mittels Rohrschirmen abgesichert wurde (im Bild).

Beim neuen Eisenbahntunnel Stuttgart Feuerbach, Teil des Grossprojekts Stuttgart 21, fordert die komplizierte Geologie Mensch und Maschine heraus. Aufgrund des anhydrithaltigen Gesteins mussten Vortriebs- und Injektionsbohrungen weitestgehend im Trockenbohrverfahren ausgeführt werden. Zum Einsatz kamen daher von Avesco umgerüstete Bohrjumbos und Fahrzeuge mit Absaugaggregaten. Der Vortrieb wurde teils mit Rohrschirmen abgesichert.

Seit 2014 entsteht ausgehend vom Stadtteil Stuttgart-Nord ein Eisenbahntunnel mit zwei eingleisigen Röhren von 2449 und 2426 Metern Länge als Herzstück. Der Tunnel wiederum ist Teil des Grossprojekts Stuttgart 21, bei dem der bestehende Stuttgarter Hauptbahnhof – ein Kopfbahnhof – in einen tieferliegenden Durchgangsbahnhof umgewandelt wird.

Der neue Hauptbahnhof wird durch verschiedene Zulaufstrecken unter anderem aus Richtung Feuerbach unterirdisch angebunden.

Mit dem Bau des Tunnels Feuerbach ist eine ARGE beauftragt, in der die drei Partner Baresel GmbH, Alfred Kunz Untertagebau und Bertschinger Bau GmbH zusammenarbeiten.

Die grösste Herausforderung bei dem Tunnelbauprojekt lauert im Gestein um die Tunnelröhren: Dort steht teils quellfähiger, anhydrithaltiger Gipskeuper an, welcher bei entsprechenden Wasserzutritten um bis zu 70% an Volumen zunehmen kann. Diese Reaktion könnte zu Bauwerksschäden führen.

Diese Eigenheit hat weitreichende Konsequenzen für die Bohrarbeiten.

Für den mittlerweile abgeschlossenen Vortrieb hat die Avesco AG fünf Sandvik Bohrjumbos DT820-SC, DT821-SC und DT922i umgerüstet. Der erste DT820-SC wurde im November 2014 für den Ausbruch des 319 Meter langen Stollens ab dem östlichen Portal vor Ort gebracht. An den Stollen schliessen die zwei eingleisigen Röhren an. Ab Mitte September 2015 wurden die Arbeiten mit zwei Bohrjumbos vorangetrieben. Je ein weiterer Bohrjumbo folgte Ende April 2016 sowie im Mai 2018. Insgesamt waren somit fünf Bohrwägen vor Ort.


Projektspezifisch umgerüstete Bohrjumbos im Einsatz

Üblicherweise würden die Bohrlöcher mit Wasser ausgespült. Da wegen des Anhydrit-Gesteins ein Wassereinsatz jedoch ausgeschlossen ist, hat Avesco die Bohrjumbos für vollständiges Trockenbohren umgerüstet. Da damit eine sehr starke Staubentwicklung verbunden ist, ist eine leistungsstarke und mobile Staubabsaugung unerlässlich.

In Zusammenarbeit mit der schwedischen ILMEG Products AB konzipierte Avesco ein entsprechendes Gerät.

Die Werkstatttechniker der Avesco in Langenthal bauten die Staubabsaugung von ILMEG auf einen Muli-Transporter des österreichischen Herstellers REFORM auf. Zusätzlich plante und fertigte Avesco die notwendigen Absaugköpfe für die Lafetten, welche den Staub direkt am Bohrloch absaugen.

Im Tunnel erledigt jeweils eine Komposition aus Bohrjumbo und Transporter mit Absaugaggregat die Bohrarbeit.

Die Umrüstung für Trockenbohren erforderte überdies eine weitere Anpassung.

Denn bevor das Wasser zum Ausspülen des Bohrloches durch die Bohrkrone strömt, dient es auch als Kühlmittel für das Hydrauliköl. Diese Funktion übernahmen nun bei allen Bohrjumbos durch Avesco aufgebaute Luftkühler.

Während der gesamten Einsatzdauer stellten Bohrjumbospezialisten von Avesco die Wartung der Maschinen sicher. Der Service der Bohrhämmer erfolgte in einem eigens für das Grossprojekt eingerichteten Bereich in der spezialisierten Werkstatt von Avesco in Langenthal.


Rohrschirmlösung für den Tunnelvortrieb

Beim Tunnelprojekt in Stuttgart Feuerbach ist zudem in Teilbereichen eine besondere Sicherung des Gewölbes erforderlich. Gewählt wurde als Sicherungsvariante der Einbau von Rohrschirmrohren, ebenfalls mittels Sandvik Bohrjumbo. Zur Anwendung kam beim Einbau der Rohrschirmrohre eine von Avesco entwickelte Methode, die sich mittlerweile in diversen Projekten rund um den Globus bewährt hat.

Deren grosse Vorteile sind das Verbinden der Rohrsegmente mit einem Verschraubgetriebe und die Steuerung sämtlicher Funktionen per Funksender vom Korb aus.

Besonders unter Sicherheitsgesichtspunkten bietet diese von Avesco entwickelte Lösung mit Funksteuerung und automatisierter Verschraubung klare Vorteile gegenüber konventionellen Verfahren.

Dank der langjährigen Erfahrung mit dieser Methode und dem dadurch erworbenen Know-how kann auch auf spezielle Anforderungen reagiert werden, wie sie sich bei diesem Tunnelbauprojekt in Form der Umrüstungen der Bohrgeräte zeigen.


Massnahme zum Unterbinden der Wasserläufigkeit

Um langfristig die Sicherheit des Tunnels zu gewährleisten und ein Aufquellen des anhydrithaltigen Gesteins insbesondere rund um die Tunnelröhren zu verhindern, wurde im Verlauf des Bauprojekts entschieden, die Wasserläufigkeit des Gebirges im Bereich der Röhren zu unterbinden.

Auch dafür waren umfangreiche Bohrarbeiten notwendig, die wiederum in Trockenbohrweise ausgeführt wurden.

Erstellt wurde eine Vielzahl an bis zu 10,3 Meter tiefen Löchern in den Tunnelwänden. Diese wurden mit Acrylatgelen oder Polyurethanharzen verpresst. In diesen verpressten Gesteinsbereichen soll die Wasserdurchlässigkeit zu den umgebenden Anhydritbereichen unterbunden sein.


iSUREÒ: Softwareunterstützung für Bohrarbeiten

Tunnelbohrarbeiten sind heute ohne leistungsstarke Softwareunterstützung kaum mehr denkbar. Der Tunnel Stuttgart Feuerbach ist keine Ausnahme. Dort kam die von Sandvik entwickelte Prozesskontroll- und -planungssoftware iSURE zum Einsatz.
 

Interesse an Avesco Lösungen für den Tunnelbau? Nehmen Sie Kontakt mit uns auf: Daniel Fleischlin, Produktverantwortlicher Sandvik, Telefon 062 915 81 69, E-Mail daniel.fleischlin@avesco.ch.