Tunnelbau

Bild: Herrenknecht

Werksmontage

Werksmontage der weltweit ersten Variable-Density- Tunnelbohrmaschine bei Herrenknecht in Schwanau. Sie können als Erddruck und Mixschild gefahren werden. Die Variation der Dichte und damit der Viskosität des Betonits bietet zusätzliche Anpassungsmöglichkeiten an die Ortsbrustverhältnisse. Bild: Herrenknecht

Es war eine große Herausforderung. Denn der mit Klüften und Spalten durchzogene Karstboden Kuala Lumpurs hat es für Tunnelbohrmaschinen in sich. Eine weichere gemischte Geologie, auch Kenny-Hill-Formation genannt, und Kalksteinzonen mussten für die neue U-Bahnlinie durchwühlt werden – immerhin 51 Kilometer. Um die Schwierigkeiten wusste auch Projekt-Manager Gusztáv Klados: „Verkarsteter Kalkstein ist nahezu der schwierigste Baugrund, den man als Tunnelbauer vorfinden kann.“

Das Problem ist, dass der Fels mit Hohlräumen durchzogen ist, die leer oder mit weichen fließendem Boden und Wasser gefüllt sein können. Außerdem sind viele Hohlräume miteinander verbunden, eine Art Höhlensystem sozusagen. Das bedeutete, dass der Vortrieb nicht nur plötzlich in Druckwasser oder weichen Abraum führen konnte, sondern dass Setzungen aus solchen Zuströmen weit entfernt von der Tunnelstrecke an die Oberfläche treten könnten.

Geologische Eigenheiten

S-776 Breakthrough

Durchbruch der Herrenknecht TBM S-776 in die Passar Rakyat Station am 9. Januar 2014. Bild: Herrenknecht

Eine besonders knifflige Aufgabe für die Herrenknecht-Ingenieure. Sie hatten bereits 2007 bei der Herstellung des Smart-Tunnels, eines Monsun-Hochwasser-Tunnels, mit den geologischen Besonderheiten in Kuala Lumpur zu tun. Hier lösten sie das Problem mit einem flüssigkeitsgestütztem Verfahren für eine präzise Ortsbruststützung (Fläche, an der der Materialabbau stattfindet) über ein automatisch geregeltes Luftpolster. Sollten jedoch plötzlich Hohlräume auftreten, könnte die Betonit-Mischung unkontrollierbar abfließen. Um also eine geeignete Lösung zu finden, mussten als erstes Bodenanalysen entlang der Streckenführung durchgeführt werden. So lokalisierten die Arbeiter Hohlräume und Risse und dichteten diese mit Mörtel ab. „Manche Hohlräume haben bis zu 60 Kubikmeter Mörtel geschluckt“, erklärte Klados. „Und andere findet man erst gar nicht.“

Betriebsmodi

Die neue Variable-Density-Tunnelbohrmaschine kombiniert die Vorzüge von EPB- und Mixschilden. Zusätzlich kann die Dichte des Stützmediums variiert werden. Bild: Herrenknecht

Am Ende kam man zu dem Ergebnis, zum Ausgleich der Grundwasser- und Erddrücke an der Ortsbrust eine dichtere Bohrspülung zu verwenden. So gelange die Suspension nicht an die Oberfläche und im Gegensatz zu einer normalen Betonit-Mischung fließe sie auch nicht in die Hohlräume. Diese Idee mussten die Herrenknecht-Ingenieure nun nur noch umsetzen. Nach verschiedenen Entwicklungsphasen und gemeinsam mit der Universität Bochum durchgeführte Forschungsarbeiten, wurde eine mit Kalksteinstaub verdickte Bohrspülung entwickelt. Für ihren Einsatz mussten noch konstruktive Änderungen an der Tunnelbohrmaschine (TBM) durchgeführt werden.