Maßgefertigtes Hubgerüst unterstützt den Abbau der TBM

Aufwärts: Einer der TBM-Abschnitte wird aus einem Entlüftungsschacht gehoben. Foto: Mammoet

Arbeiten auf Bodenhöhe sind Arbeiten in der Höhe vorzuziehen, und das Gleiche gilt für Arbeiten unter der Erde. Die Demontage großer unterirdischer Maschinen ist einfacher und sicherer, wenn dies auf Bodenhöhe möglich ist.

Die Nachfrage nach Tunneln mit größerem Durchmesser führt dazu, dass auch die Tunnelbohrmaschinen, die diese graben, deutlich größer sind. Dies wiederum macht es schwieriger, sie nach getaner Arbeit wieder zu entfernen.

Sie aus dem Boden zu holen, kann eine erhebliche Herausforderung sein, insbesondere in städtischen, bebauten Gebieten, so der globale Schwerlast- und Transportspezialist Mammoet.

Mammoet hat sich dieser Herausforderung bei einem Auftrag gestellt, bei dem es darum ging, Tunnelbohrmaschinen von Herrenknecht zu entfernen, nachdem das Unternehmen die Tunnelaushubarbeiten für das britische Eisenbahnbauprojekt High Speed 2 (HS2) zwischen Birmingham und London abgeschlossen hatte.

Am Stadtrand von London mussten vier Tunnelbohrmaschinen entfernt werden. In Zusammenarbeit mit dem Bauunternehmen Skanska Costain Strabag Joint Venture (SCSJV) und Herrenknecht entwickelte Mammoet eine maßgeschneiderte Portalkranlösung, um die Arbeiten schneller und sicherer erledigen zu können.

Einer der Kopfabschnitte der TBM wird auf die Sättel des SPMT abgesenkt, bevor er zur weiteren Demontage in einen anderen Bereich der Baustelle transportiert wird. Foto: Mammoet

Zeitvorteile

Der Abtransport der TBM in einem Stück bot mehrere Vorteile. Er sparte Zeit und reduzierte das Risiko, da unter Tage weniger Demontagearbeiten erforderlich waren. Teile der TBM konnten innerhalb eines Tages abtransportiert werden, anstatt Wochen dafür zu benötigen.

Die vier Tunnelbohrmaschinen gruben den 14 Kilometer langen Abschnitt des Northolt-Tunnels aus. Je zwei Tunnelbohrmaschinen fuhren in jede Richtung und gruben ein Tunnelpaar von beiden Enden aufeinander zu. Sie trafen sich in der Mitte an der Entlüftungsstelle des Green Park Way, wo sich 35 Meter über den Tunnelröhren zwei vertikale Schächte befinden.

Mammoet plante, die größten Komponenten – den Schneidkopf mit den vorderen und mittleren Schilden – in einem Hub zu entfernen. Auf diese Weise mussten sie vor dem Heben nicht auseinandergenommen werden.

Die Baustelle befand sich in einer geschäftigen Stadt in der Nähe zweier bestehender Eisenbahnlinien, und in der Nähe fanden auch andere Tiefbauarbeiten statt. „Zu Beginn wurden verschiedene Ansätze in Betracht gezogen“, sagt Darren Watson, Vertriebsleiter von Mammoet.

„Eine Möglichkeit bestand darin, die Tunnelbohrmaschinen im Schacht zu zerlegen und die Einzelteile mit einem Kran herauszuheben. Dies hätte jedoch bedeutet, dass die Menschen dort unten in einem sehr beengten Raum arbeiten mussten, mit Belüftungsproblemen, und ein großer Kran hätte einen erheblichen Teil des darüber liegenden Geländes in Anspruch genommen und andere Arbeiten auf der Baustelle behindert“, so Watson weiter.

Komplette Abschnitte

Dank des speziell entwickelten und gebauten Portalkransystems konnten die Abschnitte in einem Stück nach oben gebracht und anschließend auf einen selbstfahrenden modularen Transporter (SPMT) verladen werden, um sie zu demontieren und von der Baustelle zu entfernen.

In das Portalsystem wurde viel Zeit und Aufwand investiert. Die Entwurfsarbeiten begannen neun Monate vor der Ausführung. Nach der Genehmigung begann eine fünfmonatige Detailplanungsphase. Anschließend wurde das Portal innerhalb eines Monats vor Ort errichtet.

Portalkrane können in zahlreichen Kombinationen montiert werden, typischerweise mit einer Mischung aus Standard- und Sonderkomponenten. In dieser Anwendung wurde das System in einer neuen Konfiguration mit zusätzlichen Fertigteilen montiert, um 900 Tonnen heben zu können.

Ein hydraulisches Gleitsystem ermöglichte die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Portals, um es über den Öffnungen der beiden Lüftungsschächte zu positionieren. Ein Ausgleichsbalken mit Drehgelenk ermöglichte die Bewegung des gesamten Gerüsts zu einem zentralen Punkt. Die angehobenen Komponenten konnten dann gedreht werden.

„Normalerweise müsste man bei jedem anderen Gerät ein weiteres System anbringen und externe Kraft auf die Last ausüben, um sie zu drehen. Dies würde viel manuelle Arbeit erfordern. Wir haben ein System entwickelt, das sich zur einfacheren Bedienung fernsteuern lässt“, erklärt Sam Ellwood, leitender Ingenieur bei Mammoet.

„Dadurch mussten wir keine Seile und Winden verwenden – und außerdem hätten wir uns der Ladung nähern müssen, um Gegenstände daran zu befestigen. Unsere Lösung ermöglichte es uns, die Hände frei zu haben, sodass alles isoliert bleiben konnte. Das sorgte für einen sichereren Betrieb.“

Bahnbeschränkungen

Die größten Teile der Tunnelbohrmaschinen konnten mithilfe des speziellen Portalkransystems schneller herausgezogen und anschließend ebenerdig demontiert werden. Foto: Mammoet

Diese Möglichkeit, die Last zu bewegen, war für das Herausheben aus einem der Lüftungsschächte unerlässlich, da sich ein Teil davon unter der benachbarten Bahnlinie befand. Zudem verläuft die neue HS2-Linie parallel zu diesem Gleis, die Schiene des Verschubsystems konnte jedoch nicht parallel dazu verlaufen. Daher musste die Last beim Herausheben aus dem Loch leicht gedreht werden, um sie in die richtige Richtung für den Verschub zu bringen.

Nachdem die TBM-Teile aus dem Boden gehoben worden waren, wurde das Hubgerüst über 32 SPMT-Achslinien in zwei Säulen zwischen den Verschubschienen neu positioniert. Die TBM-Teile wurden in einem Stahlgestell zu einem Demontagebereich auf der Baustelle transportiert. Dort wurden sie mit einem Kletterheber auf den Boden abgesenkt und zerlegt. Diese Vorgehensweise reduzierte die Höhenarbeit beim Ausbau der Hydraulikzylinder, Antriebsmotoren usw. von innen.

Richard Dexter, Geschäftsführer von Herrenknecht International, kommentierte das Projekt wie folgt: „Die zwei- bzw. vierteiligen Baustellenteams mussten das System zu Beginn des Jahres errichten und in Betrieb nehmen und dann mehrere Monate später die Hebevorgänge in Zwölf-Stunden-Fenstern während der Bahnsperrzeiten an den Wochenenden koordinieren.

Für die gesamten Arbeiten waren vier 24-stündige Hebe- und Transportvorgänge erforderlich. Diese wiederum basierten auf vierwöchigen Vorbereitungen, zweimonatigen Auf- und Abbauphasen und acht Monaten intensiver Ingenieurs-, Konstruktions-, Planungs-, Strukturanalyse-, Material- und Schweißprüfungsarbeiten – sowie auf dem Engagement von Besitztümern und der Gemeinde.

Zusammenfassend sagte Dexter: „Es war eine der reibungslosesten Echtzeitdemonstrationen von Beziehungen, die über viele Jahre hinweg aufgebaut wurden und zur Lösung einer beträchtlichen Herausforderung eingesetzt wurden.

„Gemeinsam erzielten alle Teams eine große Zeitersparnis für das Projekt, in Form eines frühzeitigen Zugriffs auf Folgeaufgaben von mehreren Monaten in jedem der vier Tunnel.“