Mixschild

Höhere Sicherheit durch präzise Stützdruckregelung

Bei Mixschild-Vortrieben entsteht an der Grenzfläche zwischen Baugrund und Bentonitsuspension eine weitgehend undurchlässige Membran. Diese ermöglicht erst den Aufbau des erforderlichen Stützdrucks und versiegelt gleichzeitig die Ortsbrust gegen Grundwasser. Für die genaue und präzise Stützdruckregelung an der Ortsbrust ist der mit Flüssigkeit gefüllte Raum durch eine Tauchwand in eine vordere Abbaukammer und eine rückwärtige Zwischenkammer, die Arbeitskammer, getrennt. In der Zwischenkammer wird der Stützdruck durch eine Druckluftblase erzeugt und auf die Bentonitsuspension übertragen. Die Kommunikation zwischen beiden Kammern erfolgt über eine Tauchwandöffnung im Sohlbereich.

Abdichtung gegen hohe Wasserdrücke

Durch den geschlossenen, hydraulischen Förderkreislauf sind Mixschilde auch bei hohen Wasserdrücken von über 15 bar sicher einsetzbar. Voraussetzung ist eine entsprechende Abdichtung zwischen dem atmosphärischen Teil der Maschine und anstehendem Baugrund. Darum sind Mixschilde mit einem mehrfachen Dichtungssystem ausgestattet. Der Antrieb ist als System mit einzelnen Dichtkammern mit unter Druck stehender Dichtmasse ausgelegt. Am Ende der Maschine ist der Ringspalt zwischen dem atmosphärischen Tunnel und der Außenseite der Tübbings mit mehreren Reihen von Stahlbürsten und einer Füllung der Zwischenräume mit Dichtmasse vor eindringendem Wasser und Boden geschützt.

Adaptives Schildschwanzdichtsystem

Das adaptive Schildschwanzdichtsystem von Herrenknecht optimiert den Dichtmassenverbrauch in Tunnelvortriebsmaschinen durch Automatisierung. Es benötigt nur einen Parameter - den Verbrauch an Dichtmasse in Kilogramm pro Quadratmeter Tübbingoberfläche und berechnet daraufhin alle notwendigen Einstellungen. Das System überwacht den Massenverbrauch in Echtzeit, erkennt Abweichungen und ermöglicht Korrekturen, was die Sicherheit und Effizienz deutlich erhöht. Ein manueller Modus bietet zusätzliche Flexibilität bei spezifischen Herausforderungen. Durch die gleichmäßige Verteilung der Dichtmasse wird die Abdichtung gegenüber äußeren Einflüssen wie Erddruck und Grundwasser optimiert. Das senkt den Dichtmasseneinsatz um bis zu 30% und erhöht die Lebensdauer der Schildschwanzdichtung.

Sichere Aufbereitung für die Förderung

Bei Mixschild-Vortrieben in rolligen, heterogenen Böden ist oftmals mit größeren Steinen oder Blöcken zu rechnen. Solche Findlinge werden zum reibungslosen hydraulischen Abtransport auf ein förderbares Maß zerkleinert. Bei Mixschilden wird dazu häufig ein vor dem Rechen platzierter Zangenbrecher eingesetzt, der die Steine auf ein förderbares Maß zerkleinert. Ist entlang der Trasse mit feinkörnigen, bindigen Böden zu rechnen, kommt alternativ ein Walzenbrecher vor dem Saugstutzen zum Einsatz. Mit Unterstützung der seitlich angeordneten Mischflügel fördert der Walzenbrecher das Material in den Saugstutzen und zerkleinert größere Tonschollen.

Materialfluss optimieren, auch bei Verklebungen 

Verklebungen am Schneidrad und in der Abbaukammer können zu erhöhtem Verschleiß führen und beeinträchtigen die Vortriebsgeschwindigkeit. Herrenknecht hat daher verschiedene Speziallösungen zur Optimierung des Materialflusses entwickelt. Dazu zählen:

• Schneidräder mit relativ offenem Zentrumsbereich für einen optimalen Durchlass des Abraums
• erhöhte Strömungsgeschwindigkeit der Suspension in verklebungssensiblen Zonen
• separate Spülsysteme für Schneidradzentrum, Abbaukammer und Arbeitskammer mit schwenkbaren Düsen im Sohlbereich

Die Gestaltung der Abbaukammer unterstützt den Materialfluss zusätzlich. Maßnahmen wie glatte Oberflächen von Schildschneide und Tauchwand, die teilweise Verkleidung des Konus im Schildbereich, reduzierte Tauchwandöffnungen oder optionale Rückräumer haben sich im Einsatz bewährt.

Optimierter Zugang für Wartung und Werkzeugwechsel

Während des Vortriebs müssen Schneidrad, Abbauwerkzeuge und weitere Komponenten kontrolliert, gewartet oder gereinigt und Hindernisse beseitigt werden. Dazu wird die Suspension in Abbau- und Arbeitskammer mittels Druckluftbeaufschlagung teilweise abgesenkt. Die Wartungsmannschaft betritt den unter Druck stehenden Bereich über die Personenschleuse. Zum Ein- und Ausschleusen des Druckluftteams wird in der Personenschleuse der Druck schrittweise erhöht und umgekehrt. Bei Kammerdrücken über 3,6 bar werden vorzugsweise professionelle Taucher für Druckluftarbeiten eingesetzt. Für eine reibungslose Projektabwicklung arbeitet Herrenknecht eng mit entsprechenden Spezialfirmen zusammen.  

Weiterhin kann die Tauchwandöffnung durch einen Tauchwandschieber druckdicht verschlossen werden. So ist auch eine vollständige Absenkung der Flüssigkeit in der Arbeitskammer für Arbeiten ohne Überdruck im Sohlbereich möglich.

Einfacher Werkzeugwechsel dank Speziallösung

Durch eine Spezialentwicklung von Herrenknecht entfallen die zeitaufwendigen Druckluftarbeiten zum Wechsel von Abbauwerkzeugen bei großen Durchmessern und hohen Drücken. Die Hauptarme des begehbaren Schneidrades sind so gebaut, dass sie unter atmosphärischen Bedingungen zugänglich sind. Über eine rückseitig angeordnete Werkzeugschleuse kann der Wechsel der verschlissenen Abbauwerkzeuge von innen erfolgen, ohne Absenkung des Suspensionsspiegels oder längere Vortriebsunterbrechungen.

Mixschildvortriebe im Großdurchmesserbereich

Speziell für mehrspurige Straßentunnel steht mit dem Mixschild und begehbaren Schneidrad eine skalierbare Lösung für die Realisierung von Gewässerunterfahrungen zur Verfügung. Dabei werden zusätzlich im Nachläuferbereich bereits die Betonelemente für die Fahrbahnebene eingebaut und weitere Vorbereitungen für den späteren Innenausbau getroffen. Da bereits ein großer Teil des Tunnelausbaus während des Vortriebs erfolgt, kann die Bauzeit reduziert und der Tunnel schnell in Betrieb genommen werden.