Tunnelbohrmaschine

Vortrieb mit der Schildmaschine

Die Schildmaschine (Tunnelbohrmaschine) ist rund 120 Meter lang, 7 Meter hoch und wird liebevoll auch “Maulwurf” genannt. Der „Maulwurf“ gräbt sich langsam durch den Boden und führt alle notwendigen Einrichtungen mit sich.

Der wichtigste Teil ist der Bohrkopf.

Er besteht aus Bohrköpfen, die sich in Erde und Gestein fräsen. Dahinter befinden sich Hilfseinrichtungen für den Abtransport des Abbruchmaterials und die Sicherung und den Ausbau der Röhre.

Die beiden Röhren der neuen U2-Strecke zwischen Matzleinsdorfer Platz und Lerchenfelder Straße werden in dieser Bauweise errichtet.


Funktionsweise der Tunnelbohrmaschine

Rotierende Schälmesser und Schneiderollen lösen den Boden von der anstehenden Ortsbrust.

Eine Förderschnecke transportiert das abgebaute Material auf ein Förderband, während Hydraulikzylinder die Maschine kontinuierlich nach vorne pressen.

Die Auskleidung der Tunnelröhre erfolgt durch vorgefertigte Stahlbetonsegmente, den sogenannten Tübbingen.

Spritzbetondüse

Mit der Düse wird Beton auf die mit Stahlgittern ausgekleidete Tunnelwand aufgetragen.

Der im dicken Schlauch zugeführte Beton wird kurz vor dem Austreten mit Wasser gemischt.

Der Spritzbeton härtet aufgrund seiner speziellen Zusammensetzung fast unmittelbar nach dem Auftreffen an der Wand aus.

Totalstation

Für den Tunnelbau ist der Abgleich des bereits ausgeführten Tunnelrohrs mit seiner Zielrichtung von entscheidender Bedeutung.

Ein wichtiges Messinstrument dafür ist der Theodolit.

Mit ihm können Horizontal- und Vertikalwinkel präzise gemessen werden.

Eine Totalstation ist eine besondere Art des Theodoliten und mit einem Distanzmesser ausgestattet.


Teile der Tunnelbohrmaschine

Tunnelbohrmaschine

Tunnelbohrmaschine beim Auffahren
Von Ingbife – Eigenes Werk, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=29742705

Antriebsmotoren

Je nach Durchmesser der Tunnelbohrmaschine und den geologischen Anforderungen drehen mehr oder weniger hydraulische oder elektrische Motoren das Schneiderad.

Bohrkopf

Der wichtigste Teil ist der Bohrkopf.

Mit dem Schneiderad bohrt sich die Maschine in den Untergrund.

Unmittelbar dahinter fügt der sogenannte Erektor die Tunnelsegmente (Tübbinge) zu einem Tunnelrohr zusammen.

Erektor

Die einzelnen Tunnelsegmente (Tübbinge) werden in einer genau vorgegebenen Reihenfolge bis zum Erektor transportiert. Der Erektor hebt sie mit einer Saugplatte an, schwenkt sie an die entsprechende Stelle der Tunnelwand und setzt sie millimetergenau an die bereits eingefügten Tübbinge.

Die Steuerung des Erektors erfolgt meist über ein mobiles Steuermodul.

Förderschnecke

Die Förderschnecke transportiert das abgebaute Material aus der Abbaukammer auf das Nachläuferband. Sie sorgt bei Erddruckschilden gleichzeitig für die Aufrechterhaltung eines Gegendrucks unmittelbar hinter dem Schneiderad: Es wird nur so viel Bodenmaterial über die Drehgeschwindigkeit der Förderschnecke aus der Abbaukammer entnommen, dass der Gegendruck stabil bleibt.

Gleise der Versorgungsbahn

Die Bahngleise dienen dem Material- und Personentransport von der Tunnelöffnung zur Tunnelbohrmaschine.

Hebesystem

Hier werden die Tunnelsegmente (Tübbinge) von der Zulieferung übernommen und auf das Fördersystem der Tunnelbohrmaschine gehoben.

Muckring

Förderbandtrichter, der das abgebaute Material von der Förderschnecke auf das Förderband übergibt.

Nachläuferband

Der Nachläufer, also der Teil hinter dem Bohrkopf, ist für den Antransport der Tübbinge (Tunnelbauteile) sowie den Abtransport des Abbruchmaterials zuständig.

Das Nachläuferband transportiert das Abbruchmaterial ans Ende der Tunnelbohrmaschine. Vom Nachläufer weg bis zum Tunnelausgang übernehmen Materialwaggons (Güterwaggons) auf Schiene oder ein Förderband diese Aufgaben.

Personenschleuse

Die Personenschleuse ermöglicht den Zugang zum vorderen Bereich der Tunnelbohrmaschine (TBM) für Werkzeugwechsel oder Wartungsarbeiten.

Handelt es sich bei der TBM um den Typ eines Hydroschildes, wird hinter dem Schneiderad ein Gegendruck zum anstehenden Erd- und Grundwasserdruck aufgebaut, um ein unkontrolliertes Eindringen des Bodenmaterials zu verhindern.

Daher ist die Personenschleuse bei diesem Typ als Druckkammer ausgeführt, und dient wie bei einem Tauchgang dazu, sich an den Druckunterschied zu gewöhnen.

Schälmesser

Schälmesser sind Abbauwerkzeuge, die vor allem in weicherem, schluffigen oder tonigen Böden, wie dem Wiener Boden, zum Einsatz kommen.

Schildmantel

Der Schildmantel schützt den Arbeitsraum der Tunnelbohrmaschine vor den äußeren Erd- und Grundwasserdruck. Im rückwärtigen Bereich übernehmen die fertiggestellten Tunnelsegmente diese Aufgabe.

Schneiderolle

Schneiderollen sind aus besonders gehärtetem Spezialstahl und wiegen etwa 200 Kilogramm. Die Zahl der Schneidrollen auf einem Schneidrad hängt von den Bodenverhältnissen ab: Umso härter und felsiger der Boden, umso mehr Schneidrollen werden eingesetzt.

Steuerstand

Vom Steuerstand aus wird die Tunnelbohrmaschine bedient.

Der Steuerstand ist die “Schaltzentrale” der Tunnelbohrmaschine. Hier werden alle für den Vortrieb relevanten Parameter gesammelt und überwacht. Dazu zählen unter anderem Vortriebsgeschwindigkeit, Navigation und Druckverhältnisse.

Tübbing

Tübbinge bestehen aus Stahlbeton, sie bilden zusammengesetzt einen Tunnelring. Tübbinge sind so konstruiert, dass eine Standardform sowohl bei geraden Tunnelabschnitten eingesetzt werden kann.

Dazu haben sie abgeschrägte Seitenflächen. Wenn man sie in der gleichen Richtung aneinanderfügt, entsteht eine Kurve. Ein Einbau auf geraden Strecken werden sie abwechselnd gegengleich eingebaut.

Versorgungseinheit

Sie enthält unter anderem Aggregate zur Stromversorgung sowie Behälter für Baumaterialien und Druckluft.

Vortriebspressen

Hydraulikzylinder pressen die Tunnelbohrmaschine vom zuletzt gebauten Tunnelring vorwärts.