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Was versteht man unter einer Tunnelbohrmaschine?

Neben dem Sprengvortrieb und dem normalen Baggerausbruch, zählt der VorTrieb mittels einer Tunnelbohrmaschine sicherlich zu den modernsten Methoden. Eine Tunnelbohrmaschine, auch TBM genannt, versucht durch schlagendes, drehendes oder drehschlagendes Bohren das Gestein zu lösen. Je nachdem welche geologischen und hydraulischen Verhältnisse vorliegen beziehungsweise wie groß der Tunnel werden soll, kommen verschiedenste Arten von Tunnelbohrmaschinen zum Einsatz.
Unterteilung der Tunnelbohrmaschinen:

• Schilde mit Teilflächenabbau
• Mixschilde / Slurryschild
• EPB-Schild
• TBM mit Schild
• Gripper-TBM
• Doppelschild-TBM Klarerweise gibt es noch unzählige Arten von Tunnelbohrmaschinen, jedoch zählen die oben aufgezählten Maschinen sicherlich zu den Wichtigsten.
  

Hinweis: Da die Fa. Herrenknecht AG aus Deutschland zu den wichtigsten Anbietern von Tunnelbohrmaschinen im europäischen Bereich zählt, wurde die Unterteilung von Tunnelbohrmaschinen von dieser übernommen.

Wie funktioniert eine Tunnelbohrmaschine?

Im Prinzip läuft der VorTrieb durch eine Tunnelbohrmaschine immer nach dem selben Schema ab:

• Die Ortsbrust wird durch Meißel, Schneideräder u.ä. bearbeitet.
• Der abgebaute Fels wird mit Hilfsmitteln zutage gefördert.
• Die Sicherungsmaßnahmen werden durchgeführt und die Tunnelwand wird eventuell ausgekleidet. Im Detail kann man dann die kleinen Unterschiede zwischen den einzelnen Tunnelbohrmaschinen erkennen und dies wird im folgenden Abschnitt kurz erläutert und anhand ein paar Bilder wird die Erklärung veranschaulicht.

Schild mit Teilflächenabbau

Eine Schräm-Maschine, ausgestattet mit Meißeln und unter dem Schutz eines Schildes, löst das Gestein und ein Förderband liefert dieses zutage.

	Schrämkopf Schild Steuerzylinder Förderband Maschinenrohr Hydraulik-Aggregat
Schräm-Maschine für den Teilflächenabbau [1]

Mixschilde / Slurryschilde

Mixschilde kommen zur Anwendung, sobald geologische Messungen ergeben, dass man auf eine instabile Ortsbrust antrifft. Hierbei wird die gesamte Abbaukammer mit einer Bentonitsuspension aufgefüllt. Zusätzlich wird noch ein Druck aufgebaut, der ungefähr dem Erd- und Wasserdruck entspricht, und somit kann die Ortsbrust nicht in sich einbrechen. Der größte Nachteil an diesem Verfahren ist, dass das abgebaute Gestein mit der Suspension vermischt wird. Da man den Abbruch entsorgen muss, wird die Suspension durch ein aufwendiges Verfahren vom Gestein getrennt und dem Kreislauf wieder zugeführt. Ist jedoch eine stabile Ortsbrust zu erwarten, so verwendet man Slurryschilde. Bei diesem Verfahren wird kein zusätzlicher Druck aufgebaut, denn die Ortsbrust wird im Prinzip schon durch die Suspension ausreichend gestützt.

	Tauchwand Druckwand Abbaukammer Druckkammer Kommunizierende Röhre Slurry-Leitung Förderleitung Druckkammer Speiseleitung Druckkammer Speiseleitung Abbaukammer Druckluft Zu- und Abfuhr Abbaukammer-Entlüftung Druckluftpolster Saugrechen
Slurry- bzw. Mixschild [2]

EPB-Schild

Der größte Unterschied dieser Maschine zu den Anderen ist, dass die instabile Ortsbrust nicht durch ein sekundäres Stützmittel gesichert wird, sondern dass hierbei das gelöste Gestein dazu dient, die Ortsbrust zu stützen.

EPB-Schild, Stützdruck [3]

TBM mit Schild

Liegt eine stabile Felsformation vor, so ist es nicht nötig, die Ortsbrust durch Suspensionen beziehungsweise durch einen Druckaufbau zu stützen. Deshalb gibt es diese Art von Maschinen, die sich einfach gegen das zu lösende Gestein pressen und ein Schneidrad, welches mit so genannten Hartgesteinsdisken bestückt ist, frisst sich durch den Fels.

	Bohrkopf Antrieb Erektor Förderband Vortriebspressen Tübbingzufuhr Nachläufer Silowagen
TBM mit Schild [4]

Gripper-TBM

Wie es der Name schon erraten lässt, handelt es sich hierbei um eine TBM, welche sich sozusagen gegen die Tunnelwand presst und sich nach vorne schiebt. Bei der "TBM mit Schild" presst man sich zwar auch gegen die Ortsbrust, jedoch stützt man sich dort bei den zuvor verlegten Tübbingen (Betonfertigteile) ab und bei der Gripper-TBM ist es nicht nötig, Tübbinge zu verlegen, und deshalb muss beziehungsweise kann man sich die Tunnelwand zu Hilfe nehmen, und sich dort abstützen.

	Bohrkopf Spannschild Fingerschild Ringerektor Ankerbohrgerät Arbeitskorb mit Schutzdach Netzversetzeinrichtung Gripperplatten
Gripper-TBM [5]

Doppelschild-TBM

Diese Maschine ist eine Kombination von der %u201ETBM mit Schild%u201C und der %u201EGripper-TBM%u201C um die Vorteile zu vereinen. Ein daraus entstehender Vorteil ist zum Beispiel, dass es kein Problem mehr darstellt, wenn man in kurzen Abschnitten auf verschiedene geologische Gesteinsschichten trifft, da man sich rasch darauf einstellen kann.

Vor- und Nachteile einer Tunnelbohrmaschine

Vorteile:

• Im Gegensatz zum Vortrieb mit Sprengmitteln, bohrt sich eine TBM viel schonender durch das Gebirge und hinterlässt nebenbei auch noch eine glatte Tunnelwand.
• Bei einer konventionellen Vortriebsart erfolgt der Vortrieb in vielen Arbeitsschritten. Zuerst werden die Bohr- und Sprengarbeiten durchgeführt, anschließend wird das gelöste Gestein auf verschiedene Transportmittel geladen und zutage befördert. Zusätzlich müssen dann noch Sicherheitsmaßen gesetzt und die Tunnelwand ausgekleidet werden.
  Der Vorteil bei der Tunnelbohrmaschine liegt darin, dass all diese Aufgaben in der Regel durch eine einzige Maschine bewältigt werden, nämlich durch die TBM selbst. Man spricht bei dieser Maschine ja nicht um sonst von einer Kleinfabrik tief unter der Erde. Kurze Beschreibung des Arbeitsablaufes einer TBM:
  • An der Front arbeitet sich das Schneidrad durch den Fels.
  • Das gelöste Gestein gelangt über Schaufelräder auf ein Förderband und dieses fördert es zutage.
  • Während sich die TBM weiter nach vorne arbeitet, führen im hinteren Bereich der Maschine spezielle Roboter Sicherungsarbeiten durch und kleiden unter anderem die Tunnelwand aus. Welche Sicherungsmaßnahmen angewendet werden, hängt wiederum von den geologischen und hydraulischen Verhältnissen ab. Dadurch, dass viele Arbeitsschritte gleichzeitig durchgeführt werden können, erspart man sich viel Zeit und somit auch Kosten.

Nachteile:

• Es gibt nur sehr wenige Firmen weltweit, die Tunnelbohrmaschinen herstellen. Deshalb kann es vorkommen, dass man sich diese Maschinen von sehr weit herliefern lassen muss und das ist mit enormen Kosten verbunden.
• Da es sich bei der TBM um eine kleine Fabrik handelt, kann man sich vorstellen, dass eine Anschaffung einer solchen Maschine sehr kostspielig ist. Deshalb kommen Tunnelbohrmaschinen nur bei sehr großen Projekten zum Einsatz.

Beeindruckende Daten

Das zurzeit wohl bekannteste und aktuellste Projekt ist der 57km lange Gotthard-Basistunnel in der Schweiz. Dort wird unter anderem eine 410m lange, 3.050t schwere und 5000PS antriebsstarke Tunnelbohrmaschine verwendet. Das Schneidrad dieser TBM hat einen Durchmesser von 9,40m und arbeitet sich in einer maximalen Tiefe von 2.300m durch härtesten Fels. Eine Liste der größten und längsten Tunnel weltweit kann man unter folgendem Link finden: The World's Longest Tunnels

Verwandte Themen

Interne TWiki Links
TunnelBau	TiefBau	FelsAnker	SpritzBeton	BauIngenieurwesen?

Internetlinks

Aus den folgenden Internetseiten konnte man sehr hilfreiche Informationen bezüglich Tunnelbohrmaschinen und dem allgemeinen TunnelBau entnehmen. Falls man sich mit dem Thema näher beschäftigen will, findet man dort die nötigen Informationen beziehungsweise weitere Links.

• http://de.wikipedia.org/wiki/Tunnelbohrmaschine [14.10.2006]
• http://en.wikipedia.org/wiki/Tunnel_boring_machine [17.10.2006]
• http://www.herrenknecht.de/ [14.10.2006]
• http://www.robbinstbm.com/ [15.10.2006] #AnkerBildnachweis

Bildnachweise

[1] Schräm-Maschine für den Teilflächenabbau, URL: http://www.herrenknecht.de/ [14.10.2006]
[2] Slurry- bzw. Mixschild, URL: http://www.herrenknecht.de/ [14.10.2006]
[3] EPB-Schild, Stützdruck, URL: http://www.herrenknecht.de/ [14.10.2006]
[4] TBM mit Schild, URL: http://www.herrenknecht.de/ [14.10.2006]
[5] Gripper-TBM, URL: http://www.herrenknecht.de/ [14.10.2006]

Verfasser

AlexanderKluckner? - 17 Oct 2006