Schnell und sicher: Neuartige Schachtabsenkanlagen von Herrenknecht bewähren sich in komplexen Baugründen

12.10.2004

Vortrieb von Leitungen

In Kuwait wird seit April 2003 eines der weltgrößten Abwasserprojekte verwirklicht. Im Auftrag des "Ministry of Public Works" werden knapp 100 km Abwasserleitung mit Durchmessern von DN 200 bis DN 2250 mm verlegt, davon 38 km im grabenlosen Rohrvortrieb. Die Bauarbeiten für dieses Mammutprojekt sollen bis Mai 2006 abgeschlossen sein. Eine außergewöhnliche Herausforderung stellt aufgrund der stark wasserhaltigen Böden der Schachtbau in dieser Region dar.

Durch die Nähe zum Persischen Golf liegt in Kuwait der Grundwasserspiegel vielerorts nur 3 m unter der Erdoberfläche. Die Geologie in dieser Region besteht überwiegend aus Sand, zementiertem Sand, Lehm und Kalkstein. Bis zu 40 Start- und Zielschächte müssen im Zuge dieses riesigen Abwasserprojektes gebaut werden. Bei Innendurchmessern von 6 bis 8 m sind sie zwischen 8 und 28 m tief. Aufgrund der komplexen geologischen und hydrologischen Anforderungen, der erforderlichen Schachttiefe und des engen Zeitplanes entschloss man sich, 15 Schächte mit modernster Maschinentechnik aus Schwanau zu errichten. Als Main Contractor hat die M.A. Al Kharafi Group (Kuwait) die Verlegung von rund 20 km Abwasserleitung in der Shuwaikh Industrial Area an das Joint Venture KBC Greenline (Kuwait) weitervergeben. Gemeinsam mit KBC Greenline, einem Joint Venture der Unternehmen Kuwait Brückner Contracting Co. und Greenline in Kuwait, entwickelte Herrenknecht eine völlig neuartige mechanische Schachtabsenkanlage namens "VSM 8000". Die Schachtabsenkanlage kommt - neben zwei Microtunnelling-Anlagen aus Schwanau zum Verlegen der Abwasserrohrsysteme in Tiefen bis zu 28 m - seit Mai 2004 in Kuwait zum Einsatz.
10.000 kN drücken in die Tiefe
Die Anlage besteht aus zwei Hauptkomponenten: der Absenkeinheit mit einem Gewicht von 78 Tonnen sowie der 59 t schweren Schachtbohrmaschine mit einer Antriebsleistung von 300 kW. Die Schachtbohrmaschine wird in einem aus Beton gefertigten Startrohr installiert und baut mit einem Schrämausleger (Abbaugeschwindigkeit 85 rpm) den Boden mechanisch ab. Der Schachtausbau erfolgt mit vorgefertigten Ringsegmenten (Tübbingen), die mit dem Startrohr verbunden werden. Die Absenkeinheit ist fest an der Schachtoberfläche verankert. Dort werden die Ringsegmente miteinander verbunden und von den Vortriebspressen der Absenkeinheit (max. Druckkraft 10.000 kN) vertikal in die Tiefe getrieben.

Um dem anstehenden Grundwasserdruck entgegenzuwirken und Grundbrüche zu vermeiden, wird der entstehende Schacht mit Wasser geflutet. Der Materialabbau unter Wasser erfolgt ähnlich wie bei einer flüssigkeitsgestützten Slurrymaschine im Microtunnelling-Verfahren. Eine Fräswalze am Schrämausleger baut das Material an der hier "horizontalen" Ortsbrust zunächst vollflächig ab. Mit einer Pumpe wird der Abraum zu einer Separationsanlage nach oben an die Schachtoberfläche gefördert. Materialabbau und -förderung können vom Maschinenoperator über einen in einem Container untergebrachten Steuerstand an der Erdoberfläche fortlaufend überwacht werden.
Brunnenschachtbau: Frischwasser in Java
Neben dem Projekt in Kuwait befindet sich in Indonesien eine weitere Anlage im Einsatz. Dort wird sie für die unterirdische Erschließung von Trinkwasservorräten benutzt und soll einen Brunnenschacht in 100 m Tiefe bauen. Die Schachtabsenkanlage vom Typ VSM 2500 (für Schachtdurchmesser 2,50 m) hat ihre Arbeit Anfang Juli 2004 auf der Insel Java aufgenommen. Sie wurde von Herrenknecht im Rahmen eines Forschungsprojektes entwickelt - unterstützt von der Universität Karlsruhe (TU) und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). Diese Anlage arbeitet in klüftigem Karstgestein mit Festigkeiten bis zu 80 MPa. Ihr vertikales Abbauprinzip ähnelt dem einer Teilschnittmaschine im horizontalen Tunnelbau. Ein installierter Schrämpinsel löst das Gestein an der Ortsbrust. Über ein Greifer-Windensystem gelangt das abgebaute Material auf ein Zwischenpodest. Von dort wird es in einem Förderkübel mittels Seilkran an die Erdoberfläche transportiert. Der Schacht soll bis Oktober 2004 auf 100 m abgetäuft sein und dann Zugang zu einem aufgestauten Trinkwasserreservoir ermöglichen, das täglich 75.000 Inselbewohner mit Frischwasser versorgen wird.
Besondere Bewährungsprobe in St. Petersburg
Eine dritte Schachtbauanlage vom Typ VSM 7700 (für Schacht-Innendurchmesser bis 7,70 m) befindet sich derzeit im Herrenknecht-Werk in Schwanau im Aufbau. Diese Anlage muss sich in einem bautechnisch höchst anspruchsvollen Projekt in St. Petersburg bewähren, das Anfang 2005 in Angriff genommen wird. Mit Hilfe der Schachtabsenkanlage werden Anschlussbauwerke für bestehende Kanalleitungen in einer Tiefe von 85 m errichtet. Nicht nur, dass hierbei Arbeitstemperaturen von bis zu -20° Celsius gemeistert werden müssen. Beim Vorstoß in diese Tiefen begegnen der Anlage mehrschichtige Geologien unter Grundwasser und Gesteinsfindlinge mit bis zu 2,5 m Kantenlänge. Dies stellt hohe Anforderungen an die neue Maschinentechnik, denn nach der Durchquerung des grundwasserhaltigen Bodens bis in 60 m Tiefe stehen weiter unten sehr harte und trockene Lehmschichten an.

Spätestens wenn diese Bewährungsprobe bestanden ist, empfehlen sich die neuen Schachtabsenkanlagen von Herrenknecht auch für den Bau von tiefen Metroschachtbauwerken und Offshore-Fundamenten.

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