Hinterfülltechnik
Anlagen für tunnelbau und unterirdische bauwerke.
Die Technik des Tunnelbaus hat sich im Laufe der Jahre immer weiter entwickelt. Neue Methoden werden angewendet, insbesondere wenn in lockerer Erde mit oder ohne Grundwasser gearbeitet werden muss.
Die mit Tunnelbohrmaschinen (TBM) ausgeführten Aushubarbeiten erfordern eine sehr präzise Durchführung der einzelnen Arbeitsschritte. Besonderes Augenmerk muss auf die Füllungstechnik des Ringraums zwischen der inneren Betonauskleidung und der Erde gelegt werden.
Diese Methode bezeichnet man als „Hinterfüllung“; sie erfordert in der Regel die Herstellung eines Zweikomponentengemisches.
Title
Wasser
Bentonit
Zement
Verzögerer-Additiv
Beschleunigungs-Additiv
A. Zement- und Bentonitlager in Sonderabmessungen
B. Mischeinheit mit hoher Kapazität und integrierten Dosiersystemen für Wasser und Zusatzmittel
C. Gemischpuffer mit Rührwerk und Pumpen
Die wichtigsten Parameter für die Planung von Anlagen
Mischungszuammensetzung und physikalische Eigenschaften.
Geometrische und topographische Merkmale des Tunnelprofils.
Merkmale der Rohre für den Mischguttransport.
Geometrische Merkmale der Baugrube und des Ausbaus.
Vorschubgeschwindigkeit der TBM und und Arbeitsablauf.
Logistische Bedingungen ausserhalb des Tunnels für feste Installationen.
Logistische Bedingungen innerhalb der TBM.
Überwachungssysteme für die Ausrüstung und Datenübermittlung.
Dauer der Arbeiten und benötigte Ersatzteile für den Unterhalt.
Operative Hauptschritte
1.
Vorbereitung der mischung
Hohe Produktivität automatische Mischanlage
2.
Gemischpuffer
Grosses Rührwerk
3.
Mischungstransport
Umfüllpumpe mit hohen Durchflussmengen und Arbeitsdrücken
4.
Mischungsinjektion
Kleine und flexible Injektionsgeräte
Mischeinheit
Vorbereitung der mischung
Der erste Schritt erfolgt in der Regel außerhalb des Tunnels und besteht in der Vorbereitung der Flüssigkeitsmischung aus:
Wasser + Bentonit + Zement + Verzögerer.
Für die Zubereitung des Gemischs sind folgende Voraussetzungen erforderlich:
- Mischanlage mit hoher Kapazität (20÷50 mc/hr);
- Silos für die Lagerung von Zement-Bentonit-Pulver;
- Schneckenförderer mit angemessener Kapazität für die Zuführung von Zement- und Bentonitpulver zum Mischtank.
Hinterfüllung Technologie Mischanlage
In Containern oder auf einem Grundrahmen.
M20
M30
Grosstank-Rührwerke
Gemischpuffer
Nach der Beschickung in den Tank wird das Primärgemisch mit einem Rührwerk umgewälzt, damit es über die Transferpumpen zur TBM transportiert werden kann.
Dieser Vorgang ist äusserst relevant um eine Entmischung und eine Aushärtung des Mischguts zu vermeiden. Zudem kann immer eine ausreichende Menge an Mischgut für den Bedarf der TBM bereitgestellt werden.
A15000
Umfüllpumpen
Mischungstransport
Die Förderung der Zweikomponentengemische aus den Gemischpuffern in die TBM erfolgt durch Pumpen mit geeigneten Fördereigenschaften und Druckverhältnissen.
Die Injektionsraten richten sich nach der Geometrie der Baugrube und der Tunnelsegmente sowie nach der Vorschubsgeschwindigkeit der TBM.
Die an die benötigten Fördermengen angepassten Arbeitsdrücke werden unter Berücksichtigung des Rohrtyps, des Rohrdurchmessers und des linearen und höhenmässigen Vorschubs der TBM ausgelegt.
Je nach Projektanforderung steht eine gewisse Anzahl an Pumpen zur Verfügung; dabei wird stets eine Redundanz mit einer oder mehreren Reservepumpen gewährleistet, die im Falle von Ausfällen eingesetzt werden können, damit Verzögerungen oder Unterbrechungen der TBM vermieden werden.
Clivio CLV12
Maximaler Arbeitsdruck: 230 bar
Maximale Fördermenge: 170 l/min
SYNCRO-PUMP
Injektionspumpen
Mischungsinjektion
Sobald die TBM erreicht ist, kann die Zweikomponentenmischungen auf der Rückseite der Betonsegmente der Tunnelauskleidung injiziert werden.
Die Füllung dieses ringförmigen Hohlraums erfolgt mit kleinen Injektoren, die im Inneren der maschinellen Vorschubeinheit positioniert sind. Die Druck- und Durchflussparameter werden durch elektrischer Ventile gesteuert.
Die Injektionspumpen werden vom MTC Partner Clivio Srl geliefert, welche für diese Anwendung Ideal sind: DP / OL4 und ID / OL2.
Clivio DP/OL4
Technische daten
| Durchmesser des Kolbens | mm | 85 |
| Hub des Kolbens | mm | 120 |
| Maximale Hübe n. | Hübe p.m. | 85 |
| Fördermenge (LP) einstellbar | bar | 0 – 40 |
| Auslass (HP) einstellbar | litre p.m. | 0 – 30 |
| Maximaler Druck (HP) | bar | 85 |
| Auslass (HP) | Litre p.m. | 9 |
| Einlass Mündung | gas | 1”1/2 |
| Auslass Mündung | gas | ¾” |
| Elektrische Leistung | kW | 3 |
| Länge | mm | 750 |
| Breite | mm | 500 |
| Höhe | mm | 1600 |
| Gewicht | kg | 190 |
Clivio ID/OL2
Technische daten
| Durchmesser des Kolbens | mm | 85 |
| Hub des Kolbens | mm | 125 |
| Maximale Hübe n. | Hübe p.m. | 75 |
| Fördermenge (LP) einstellbar | bar | 0 – 55 |
| Auslass (HP) einstellbar | litre p.m. | 0 – 50 |
| Maximaler Druck (HP) | bar | 90 |
| Auslass (HP) | Litre p.m. | 9 |
| Einlass Mündung | gas | 1”1/2 |
| Auslass Mündung | gas | ¾” |
| Elektrische Leistung | kW | 5,5 |
| Länge | mm | 1050 |
| Breite | mm | 690 |
| Höhe | mm | 1160 |
| Gewicht | kg | 290 |
Datenüberwachung und Übertragung
In der Hinterfülltechnik werden Datenerfassungssysteme nicht mehr als einfache „Datenlogger“, sondern als ein komplexeres und vernetztes elektronisches Managementsystem betrachtet.
Die gesamte Ausrüstung, insbesondere die Misch- und Pumpeinheiten, sind über ein elektronisches System miteinander verbunden, das über eine ferngesteuerte Schnittstelle zugänglich ist und somit die Möglichkeit bietet, die Daten und Betriebsparameter in Echtzeit zu verfolgen.
Das elektronische Steuersystem ermöglicht eine drahtlose Fernübertragung von Daten, so dass diese von entfernten Büros und verschiedenen Betriebsstandorten, wie z.B. der TBM-Betriebszentrale, abgerufen werden können.
Bei der Überwachung der Pumpanlagen werden in der Regel die folgenden Parameter kontrolliert:
- Injektionsdruck
- Injektionsvolumen
- Injektionsdurchfluss
Bei der Überwachung von Mischanlagen werden in der Regel folgende Parameter kontrolliert:
- W/C-Gewichtung
- Bentonit-Dosierung
- Dosierung der Zusatzstoffe
- Mischzeit für jeden Mischzyklus
- Anzahl der Mischzyklen