Felsrohrvortriebsmaschine: Vollständiger Leitfaden zu Typen, Schneidsystemen und Projektauswahl

Was eine Felsrohrvortriebsmaschine ist und warum die Gesteinsverhältnisse Spezialausrüstung erfordern

Eine Gesteinsrohrvortriebsmaschine ist ein spezielles grabenloses Baugerät, das zum Bohren durch harte oder gemischte Gesteinsformationen entwickelt wurde und gleichzeitig dahinter einen Rohrstrang installierte. Dabei werden hydraulische Vortriebskräfte von einem Startschacht eingesetzt, um den gesamten Rohrstrang und die Maschine durch den Boden voranzutreiben. Die Maschine gräbt die Felswand an der Bohrlochfront aus, entfernt den Abraum durch den installierten Rohrstrang und hält die präzise Linie und das Gefälle aufrecht, die für die fertige Pipeline erforderlich sind – und das alles ohne offenen Aushub an der Oberfläche. Steinrohrvortriebsmaschinen sind die Ausrüstung der Wahl für die Installation von Freispiegelkanälen, Wasserleitungen, Gasleitungen und Kabelkanälen unter Straßen, Eisenbahnen, Flüssen und städtischer Infrastruktur, wo eine Oberflächenbeeinträchtigung verboten oder unpraktisch ist und wo die Bodenbedingungen Gestein enthalten, das zu hart oder abrasiv ist, als dass Standard-Rohrvortriebsgeräte für weichen Boden bewältigt werden könnten.

Der Unterschied zwischen einer Standard-Rohrvortriebsmaschine und einer speziell für Felsbedingungen entwickelten Maschine ist von grundlegender Bedeutung. Mikrotunnelbaumaschinen für weiche Böden nutzen den Schlammdruck oder den Erddruckausgleich, um die Tunnelwand zu stützen, und setzen Scheibenschneider oder Schlepppickel ein, die für Böden und schwaches Gestein geeignet sind. In geeignetem Hartgestein – Granit, Basalt, Quarzit, Sandstein oder Kalkstein mit einer uneingeschränkten Druckfestigkeit (UCS) über 80 bis 100 MPa – nutzen sich diese Schneidwerkzeuge schnell ab, die Aushubgeschwindigkeit sinkt auf ein unzumutbares Maß und die Maschine kann stecken bleiben, wenn der Boden ohne den Flüssigkeitsdruck, auf den die Maschine angewiesen ist, selbsttragend ist. A Felsrohrvortriebsmaschine Bewältigt alle diese Herausforderungen mit speziell entwickelten Bohrköpfen, die Scheibenfräser oder Knopfmeißel tragen, die für Hartgestein ausgelegt sind, robusten Hauptlagern und Antriebssystemen, die den hohen Schub- und Drehmomentbelastungen standhalten können, die beim Gesteinsaushub erforderlich sind, und oft einem offenen oder atmosphärischen Arbeitsmodus, der für selbsttragende Gesteinsbedingungen geeignet ist.

Funktionsweise von Felsrohrvortriebsmaschinen: Der komplette Prozess

Der Rohrvortriebsprozess in Fels folgt dem gleichen grundlegenden Ablauf wie in weicherem Boden, aber jede Phase erfordert Ausrüstung und Verfahren, die an die Herausforderungen des Aushubs in hartem Gestein angepasst sind. Das Verständnis des gesamten Prozesses verdeutlicht, was die Maschine tun muss und warum ihre verschiedenen Systeme so konzipiert sind, wie sie sind.

Startschachtvorbereitung und Maschineneinrichtung

Der Prozess beginnt mit dem Bau eines Startschachts – einer vertikalen Baugrube, aus der die Maschine abgesenkt und der Rohrstrang vorgeschoben wird. In Felsformationen werden Startschächte oft durch Bohren und Sprengen oder durch Felssägenschneiden hergestellt und müssen ausreichend groß sein, um den Vortriebsrahmen, die Druckwand und die ersten zu installierenden Rohrabschnitte aufzunehmen. Die Druckwand – eine Stahlbeton- oder Stahlkonstruktion, die an der Rückwand des Schachts anliegt – muss so ausgelegt sein, dass sie der gesamten Vortriebskraft standhält, die während des Vortriebs aufgebracht wird. Unter harten Gesteinsbedingungen können selbst Bohrungen mit mittlerem Durchmesser mehrere hundert Tonnen erreichen. Die Maschine wird in den Schacht abgesenkt, in der richtigen Linie und Neigung auf den Vortriebsrahmen gesetzt und mit den Nachlaufsystemen – Schlammleitungen, Stromversorgung, Datenkabeln und Abraumförderer oder Schlammrohr – verbunden, bevor mit dem Bohren begonnen wird.

Felsaushub am Bohrkopf

Der Bohrkopf dreht sich gegen die Felswand unter der kombinierten Wirkung der vom Hebesystem ausgeübten Schubkraft und des Drehmoments der Antriebsmotoren des Bohrkopfes. In hartem Gestein wird die primäre Schneidwirkung durch Scheibenfräsen ausgeführt – Räder aus gehärtetem Stahl, die unter hohen Punktlasten über die Felswand rollen und dabei Zugbrüche verursachen, die das Gestein zwischen benachbarten Fräsbahnen zersplittern lassen. Der Abstand, der Durchmesser und die Spitzenlast der Scheibenfräser sind auf den jeweiligen Gesteinstyp und das UCS abgestimmt – härteres, abrasiveres Gestein erfordert engere Fräserabstände mit größerem Durchmesser und höherwertigen Hartmetalleinsätzen, um akzeptable Eindringraten und eine akzeptable Fräserlebensdauer zu erreichen. Weicheres oder zerklüftetes Gestein kann mit Schleppmeißeln oder kombinierten Bohrköpfen, die sowohl Scheibenfräser als auch Meißel tragen, für Bedingungen mit gemischten Flächen effizienter geschnitten werden.

Schmutzentfernung aus der Bohrung

Am Bohrkopf anfallende Gesteinsabfälle müssen zur Entfernung durch den installierten Rohrstrang zurück zum Startschacht transportiert werden. Bei Gesteinsrohrvortriebsmaschinen im Schlammmodus wird Wasser oder Bentonitschlamm zum Schneidkopf gepumpt, wo er sich mit den Gesteinssplittern vermischt und als Schlamm zu einer Trennanlage an der Oberfläche zurückgepumpt wird. Diese Methode verarbeitet feine Gesteinspartikel und kleine Splitter effizient, erfordert jedoch eine ausreichende Schlammgeschwindigkeit, um die gröberen Gesteinsfragmente, die im Hartgestein entstehen, zu transportieren – ein Gesichtspunkt, der sich auf die Größe der Schlammpumpe und den Rohrleitungsdurchmesser auswirkt. Bei einigen Vortriebskonfigurationen für Gesteinsrohre, insbesondere bei selbsttragendem Felsgestein, wird anstelle des Schlammtransports eine mechanische Förderung – ein Schneckenförderer oder ein Schleppförderer, der durch den Rohrstrang läuft – verwendet, wodurch eine Trennanlage überflüssig wird und der Betrieb vor Ort vereinfacht wird.

Reihenfolge der Rohrinstallation und des Vortriebs

Während die Maschine voranschreitet, werden Rohrabschnitte in den Startschacht abgesenkt und an der Rückseite des Rohrstrangs hinzugefügt, der vom Hauptvortriebsrahmen nach vorne geschoben wird. Bei jedem Vortriebshub wird der Strang um eine Rohrlänge vorgeschoben – typischerweise 1,0 bis 3,0 Meter, je nach Rohrdurchmesser und Schachttiefe. Anschließend fährt der Vortriebsrahmen zurück, ein neues Rohr wird abgesenkt und positioniert und der nächste Hub beginnt. Zwischenvortriebsstationen – hydraulische Pressen, die in Abständen entlang des Vortriebs zwischen Rohrabschnitten installiert werden – werden bei längeren Vortrieben eingesetzt, um die kumulative Reibungslast zu reduzieren, die andernfalls erfordern würde, dass der Hauptvortriebsrahmen die gesamte Länge des Rohrstrangs drückt, was bei Gesteinsvortrieben bei langen Bohrungen mehrere tausend Tonnen erreichen kann.

Lenkung und Neigungskontrolle

Um die vorgegebene Linie und Neigung durch Gestein einzuhalten, ist ein Lenksystem erforderlich, das in der Lage ist, die Richtungstendenzen zu überwinden, die Gesteinsanisotropie und Bruchmuster der Maschine auferlegen können. Felsrohrvortriebsmaschinen verwenden Gelenkschilde mit hydraulischen Lenkzylindern, die den vorderen Teil der Maschine relativ zum Schlepprohr auslenken, sodass während des Vortriebs kontinuierlich Korrekturen vorgenommen werden können. Ein Laser-Theodolit oder ein gyroskopisches Leitsystem überwacht die Maschinenposition relativ zur Entwurfsausrichtung, wobei Echtzeitdaten an der Oberflächenkontrollstation angezeigt werden. In hartem Gestein müssen Lenkkorrekturen schrittweise vorgenommen werden – abrupte Lenkanpassungen in steifem Boden können zu Schäden an Rohrverbindungen oder erhöhten Reibungsbelastungen führen – und die Lenkgeometrie der Maschine muss an den Rohrdurchmesser und die Verbindungstoleranz angepasst werden, um eine Überbeanspruchung des Rohrstrangs bei Richtungsänderungen zu vermeiden.

Bohrkopftypen für unterschiedliche Gesteinsverhältnisse

Der Bohrkopf ist das bestimmende Bauteil einer Gesteinsrohrvortriebsmaschine – seine Konstruktion bestimmt, ob die Maschine das Zielgestein effektiv ausheben kann, wie schnell der Verschleiß des Schneidwerkzeugs auftritt und wie die Maschine unter gemischten Bedingungen an der Ortsbrust arbeitet. Die Auswahl oder Spezifizierung der richtigen Schneidkopfkonfiguration für die Bodenbedingungen ist eine der wichtigsten Entscheidungen bei der Projektplanung.

Die Inspektion des Fräsers und der Zugang zum Austausch sind ein entscheidender Konstruktionsaspekt bei Steinrohrvortriebsmaschinen. Bei Maschinen mit größerem Durchmesser (typischerweise DN 1200 und höher) ist es für das Personal möglich, unter sicheren atmosphärischen Bedingungen in selbsttragendem Gestein die Schneidkopfkammer zu betreten, um während des Vortriebs abgenutzte Schneidwerkzeuge zu inspizieren und auszutauschen. Bei Maschinen mit kleinerem Durchmesser erfordert der Austausch des Fräsers entweder das Zurückziehen der Maschine zum Startschacht – ein erheblicher Zeit- und Kostenaufwand – oder die Verwendung ferngesteuerter Fräserwechselsysteme, die den Austausch abgenutzter Werkzeuge ohne menschlichen Eingriff ermöglichen. Die Machbarkeit und die Kosten von Fräserwechseln sollten bei der Vortriebsplanung berücksichtigt werden, insbesondere bei langen Vortrieben in stark abrasivem Gestein, wo der Fräserverbrauch hoch ist.

Berechnungen der Vortriebskraft und Zwischenvortriebsstationen

Die Gesamtvortriebskraft, die zum Vortrieb einer Gesteinsrohrvortriebsmaschine erforderlich ist, ist einer der wichtigsten Parameter bei der Projektplanung – sie bestimmt die Kapazität des Hauptvortriebsrahmens, die strukturelle Gestaltung der Überschiebungswand, die erforderliche Festigkeit der Rohrabschnitte und ob Zwischenvortriebsstationen erforderlich sind. Eine Unterschätzung der Vortriebskraft führt dazu, dass Antriebe blockieren, Rohre durch übermäßigen Druck beschädigt werden oder Projekte nicht abgeschlossen werden können.

Die gesamte Vortriebskraft ist die Summe des Ortswiderstands – der Kraft, die erforderlich ist, um den Bohrkopf durch das Gestein voranzutreiben – und der Mantelreibung entlang der gesamten Länge des installierten Rohrstrangs. Der Flächenwiderstand im Gestein ist in erster Linie eine Funktion des Gesteins-UCS, der Schneidkopffläche und der Schneidwerkzeugkonfiguration. Die Hautreibung wird durch den Ringspalt zwischen dem Rohraußendurchmesser und dem Bohrloch, das Überschnittmaß, die Wirksamkeit der Schmiermitteleinspritzung und die Rauheit der Rohroberfläche bestimmt. Beim Gesteinsrohrvortrieb wird der Bohrlochdurchmesser typischerweise etwas größer geschnitten als der Rohraußendurchmesser – der Überschnitt –, um die Hautreibung zu verringern und Platz für die ringförmige Schmiermittelinjektion zu schaffen. Ein typischer Überschnitt bei Gesteinsbedingungen beträgt je nach Gesteinsqualität und Vortriebslänge einen Radius von 20 bis 50 mm.

Intermediate Jack Stations (IJS), auch Intermediate Jacks genannt, sind hydraulische Hebevorrichtungen, die in berechneten Abständen entlang des Vortriebs zwischen Rohrabschnitten installiert werden. Sie ermöglichen die Aufteilung des Vortriebs in kürzere Segmente, die jeweils von der nächstgelegenen Vortriebsstation nach vorne geschoben werden, sodass kein einzelner Rohrabschnitt die kumulative Reibung der gesamten Vortriebslänge trägt. Für Felsvortriebsvortriebe, die unter typischen Bedingungen 150 bis 200 Meter überschreiten, sind fast immer IJS erforderlich. Der IJS-Abstand wird durch die maximal zulässige Vortriebslast auf dem Rohrabschnitt bestimmt – Rohrhersteller geben für ihre Produkte maximal zulässige Vortriebskräfte an, und der IJS-Abstand muss sicherstellen, dass diese Kraft an keiner Stelle im Vortrieb unter den ungünstigsten Reibungsbedingungen überschritten wird.

Schmierung und Ringinjektion beim Felsrohrvortrieb

Die Schmierung des Ringraums zwischen dem Rohrstrang und der Bohrlochwand ist bei allen Rohrvortriebsvortrieben von wesentlicher Bedeutung, weist jedoch bei Gesteinsbedingungen im Vergleich zu Anwendungen in weichem Boden besondere Merkmale auf. In weichem Boden füllt Bentonitschlamm, der durch Öffnungen im Rohrstrang injiziert wird, den Ringraum und verringert die Hautreibung, indem er ein Schmiermedium mit geringer Scherung bereitstellt. Im Gestein bedeutet die selbsttragende Bohrlochwand, dass das Schmiermittel nicht für die Ortsbrustunterstützung sorgen muss, erfüllt aber dennoch die entscheidende Funktion, die Kontaktreibung zwischen Rohr und Gestein zu verringern und zu verhindern, dass der Rohrstrang im Bohrloch blockiert, wenn der Antrieb längere Zeit angehalten wird.

Bei der Schmiermittelinjektion in Gesteinsvortrieben wird Schmiermittelmörtel auf Bentonit- oder Polymerbasis verwendet, der über mehrere entlang des Rohrstrangs verteilte Injektionsöffnungen injiziert wird. Der Injektionsdruck muss ausreichend sein, um den Ringraum zu füllen und etwaiges Grundwasser oder Gesteinsfeinteile zu verdrängen, darf aber nicht so hoch sein, dass er zu einem hydraulischen Bruch des umgebenden Gesteins führt oder entlang der Bruchflächen in die Bodenoberfläche oder angrenzende Strukturen austritt. Die Überwachung der Injektionsvolumina und -drücke an jedem Anschluss während des Vortriebs liefert Informationen über die Qualität der ringförmigen Füllung und macht den Bediener auf Stellen aufmerksam, an denen das Rohr direkten Kontakt mit der Bohrlochwand hat – ein Zustand, der die Reibung und das Verschleißrisiko erhöht.

Bei Abschluss des Vortriebs wird der ringförmige Raum typischerweise mit einem Zement-Bentonit- oder PFA-Zement-Mörtel verfüllt, um dem Rohr eine dauerhafte Stütze zu bieten und alle Hohlräume zu füllen, die andernfalls zu Setzungen im darüber liegenden Boden führen könnten. In geeignetem Gestein, in dem das Bohrloch völlig selbsttragend ist, kann dieser Injektionsschritt bei Vortrieben mit kleinem Durchmesser entfallen, bei größeren Durchmessern und in Gestein mit einem Grad an Brüchen oder Verwitterung, der im Laufe der Zeit zu einer fortschreitenden Lockerung der Blöcke in den Ringraum führen könnte, ist er jedoch Standardpraxis.

Anforderungen an die Bodenuntersuchung für Felsrohrvortriebsprojekte

Der Erfolg eines Felsrohrvortriebsprojekts hängt stark von der Qualität der Bodenuntersuchungen ab, die vor der Maschinenauswahl und Projektplanung durchgeführt werden. Die Gesteinsverhältnisse sind über kurze Entfernungen bekanntermaßen variabel, und die Parameter, die sich am meisten auf die Maschinenleistung auswirken – UCS, Abrasivitätsindex, Bruchhäufigkeit und das Vorhandensein von Mischflächenzonen – können aus Oberflächenkartierungen oder spärlichen Bohrlochdaten nicht zuverlässig abgeleitet werden. Unzureichende Bodenuntersuchungen sind die häufigste Ursache für unerwartete Maschinenstillstände, einen weit über den Prognosen liegenden Fräserverbrauch und Projektkostenüberschreitungen beim Felsrohrvortrieb.

• Bohrlochbohrungen entlang der Vortriebsstrecke: Die Mindestanforderung für ein aussagekräftiges Bodenmodell sind rotierende Kernbohrungen im Abstand von maximal 50 Metern entlang der Vortriebsstrecke, bei denen kontinuierlich Kernproben für Protokollierung und Labortests gewonnen werden. Der Kerngewinnungsprozentsatz, die Rock Quality Designation (RQD) und die Bruchhäufigkeit pro Meter sollten für jeden Lauf aufgezeichnet werden. Bei Vortrieben in geologisch komplexem Boden sind engere Bohrlochabstände durch die Kosten von Maschinenstillständen gerechtfertigt, die aufgrund unzureichender Daten entstehen können.
• Gesteinsprüfung im Labor: Kernproben sollten auf uneingeschränkte Druckfestigkeit (UCS) gemäß ISRM- oder ASTM-Standards, brasilianische Zugfestigkeit, Punktlastindex und Cerchar-Abrasivitätsindex (CAI) oder gleichwertig getestet werden. CAI ist besonders wichtig für die Schätzung des Fräserverbrauchs – stark abrasives Gestein (CAI über 3,0) kann Scheibenfräser drei- bis fünfmal höher verbrauchen als mäßig abrasive Materialien, was sich dramatisch auf die Projektökonomie auswirkt.
• Hydrogeologische Beurteilung: Die Grundwasserbedingungen entlang des Vortriebs wirken sich auf die Konstruktion des Abraumentfernungssystems, die Bauweise des Schachts und das Risiko eines Grundwassereinbruchs in gebrochenes oder karstiges Gestein aus. Stehende Wasserstände in Bohrlöchern und Packertests zur Charakterisierung der Durchlässigkeit sollten in das Bodenuntersuchungsprogramm für alle Vortriebe einbezogen werden, bei denen Grundwasser zu erwarten ist.
• Identifizierung von Mischgesichtszuständen: Die Übergangszonen zwischen Gestein und darüber liegendem Boden, verwitterte Gesteinsgrenzflächen und Deich- oder Intrusionskontakte innerhalb der Gesteinsmasse stellen die Bedingungen mit dem höchsten Risiko für Gesteinsrohrvortriebsmaschinen dar. Die Bodenuntersuchung sollte insbesondere darauf abzielen, diese Übergangszonen zu charakterisieren und ihre wahrscheinlichen Positionen entlang des Vortriebs zu identifizieren, um in diesen Abschnitten eine angemessene Bohrkopfspezifikation und Vorausplanung zu ermöglichen.

Wichtige zu vergleichende Spezifikationen bei der Auswahl einer Felsrohrvortriebsmaschine

Bei der Bewertung von Gesteins-Mikrotunnelmaschinen und Hartgesteinsrohrvortriebsgeräten für ein bestimmtes Projekt sind die folgenden Spezifikationsparameter für den Vergleich zwischen Lieferanten und Modellen am wichtigsten:

Häufige Probleme beim Vortrieb von Felsrohren und wie man sie verhindert

Selbst gut geplante Felsrohrvortriebsprojekte stehen vor betrieblichen Herausforderungen. Das Verständnis der häufigsten Probleme und ihrer Ursachen hilft Projektteams, vorbeugende Maßnahmen umzusetzen und effektiv zu reagieren, wenn Probleme auftreten.

• Blockierung des Schneidkopfes durch übergroße Gesteinsbrocken: In gebrochenem Gestein können sich Blöcke, die größer als die Bohrkopföffnung sind, am Bohrkopf verklemmen und die Rotation blockieren. Zur Vorbeugung ist es erforderlich, die Bohrkopföffnungsgröße an die erwartete Blockgröße aus der Gesteinscharakterisierung anzupassen und sicherzustellen, dass der Bohrkopf über eine ausreichende Drehmomentreserve verfügt, um sich aus kleineren Blockaden zu befreien. Einige Gesteinsrohrvortriebsmaschinen verfügen über eine umkehrbare Rotation des Bohrkopfes, um verklemmte Bohrköpfe oder Fragmente zu lösen.
• Grundwassereinbruch in Kluftzonen: Stark gebrochenes Gestein mit erheblicher hydraulischer Druckhöhe kann zu einem schnellen Grundwassereinbruch in das Bohrloch führen, wenn die Maschine eine wasserführende Bruchzone kreuzt. Zur Vorbeugung ist eine hydrogeologische Untersuchung vor dem Vortrieb und, wenn Zonen mit hohem Risiko identifiziert werden, eine Vorinjektion von der Oberfläche oder innerhalb des Rohrstrangs erforderlich, um die Durchlässigkeit zu verringern, bevor die Maschine die Zone erreicht. Auf allen Vortrieben in potenziell wasserführendem Gestein sollten Geräte zur Notfall-Flächenabdichtung vorhanden sein.
• Antriebsblockierung durch Rohrreibung: Wenn ein Antrieb über einen längeren Zeitraum angehalten wird – wegen Wartung, Messerwechsel oder Geräteausfall – kann der Rohrstrang in der Bohrung stecken bleiben, da sich der Schmiermörtel am Rohr festsetzt. Zur Vorbeugung ist die Aufrechterhaltung regelmäßiger Schmiermitteleinspritzmengen, das Durchführen kurzer Vortriebshübe erforderlich, um den Rohrstrang bei geplanten Stillständen in Bewegung zu halten, und Notfallpläne für die Wiedermobilisierung im Notfall, falls es zu einem ungeplanten Stillstand kommt. Zwischen-Hebestationen sollten aktiviert werden, um die Reibung in Segmenten zu unterbrechen, anstatt zu versuchen, den gesamten Strang mit dem Haupt-Heberahmen freizugeben.
• Führungsabweichung in stark anisotropem Gestein: Gestein mit starker Schieferung, Bettung oder schräg zur Vortriebsrichtung verlaufenden Fugen übt seitliche Kräfte auf den Bohrkopf aus, die dazu führen können, dass die Maschine aus der Ausrichtung gerät, bevor Lenkkorrekturen vorgenommen werden. Zur Vorbeugung sind eine häufige Überwachung der Spurführung – idealerweise eine kontinuierliche automatisierte Verfolgung – und proaktive Lenkanpassungen anstelle reaktiver Korrekturen nach Auftreten einer erheblichen Abweichung erforderlich. In bekannten anisotropen Gesteinsabschnitten ermöglicht die Reduzierung der Vortriebsgeschwindigkeit eine bessere Kontrolle über die Maschinenrichtung.
• Verstopfung der Gülleleitung durch grobes Bohrgut: In hartem Gestein erzeugt die Zerkleinerungswirkung des Scheibenschneiders unregelmäßige Fragmente, die deutlich gröber sein können als die für den Transport von weichgemahlenem Bohrgut vorgesehenen Slurry-Systeme. Verstopfungen in der Schlammrücklaufleitung führen zu einem schnellen Stillstand des Antriebs und können durch den installierten Rohrstrang nur schwer zu beseitigen sein. Zur Vorbeugung muss sichergestellt werden, dass die Schlammgeschwindigkeit und der Rohrdurchmesser für die erwartete Chipgröße angemessen sind, zugängliche Reinigungspunkte im Schlammkreislauf installiert werden und das Rückflussvolumen und der Pumpendruck kontinuierlich überwacht werden, um teilweise Verstopfungen zu erkennen, bevor sie sich zu vollständigen Verstopfungen entwickeln.

Auswahl der richtigen Felsrohrvortriebsmaschine für Ihr Projekt

Die Anpassung der Maschinenspezifikation an die spezifischen Bodenbedingungen, die Antriebsgeometrie und die Projektbeschränkungen jedes Felsrohrvortriebsprojekts ist entscheidend, um das gewünschte Ergebnis innerhalb des Programms und des Budgets zu erzielen. Die folgenden Fragen geben einen strukturierten Rahmen für den Auswahlprozess vor:

• Was ist der maximale UCS- und Cerchar-Abrasivitätsindex des Zielgesteins? Diese beiden Parameter bestimmen zusammen die erforderliche Fräserspezifikation und den erwarteten Fräserverbrauch. Eine Maschine, die für 150 MPa UCS-Gestein ausgelegt ist, sollte nicht in Granit mit 250 MPa eingesetzt werden. Stellen Sie sicher, dass die UCS-Bewertung der Maschine mit Ihren Bodenuntersuchungsdaten mit einem angemessenen Sicherheitsspielraum übereinstimmt oder diese übertrifft.
• Was ist die Antriebslänge und der Rohrdurchmesser? Die Antriebslänge bestimmt, ob Zwischen-Hebestationen erforderlich sind, und beeinflusst die erforderliche Mindestkapazität des Haupt-Heberahmens. Der Rohrdurchmesser bestimmt den Bohrungsdurchmesser, den Schneidkopfdurchmesser, die Maschinenabmessungen und ob eine manuelle Inspektion des Schneidwerkzeugs möglich ist – je nach Maschinenkonstruktion typischerweise nur über DN 1000 bis 1200 möglich.
• Sind gemischte Gesichtsbedingungen zu erwarten? Wenn der Vortrieb durch Zonen führt, in denen das Gestein von weicherem Material überlagert oder darin eingebettet ist, ist ein kombinierter Bohrkopf und eine Maschine erforderlich, die sowohl im offenen Gesteinsmodus als auch im geschlossenen Erddruckausgleichs- oder Schlammmodus arbeiten kann. Bestätigen Sie die Leistungsfähigkeit der Maschine insbesondere bei Bedingungen mit unterschiedlichem Untergrund und nicht nur in reinem Fels.
• Welche Einschränkungen bestehen vor Ort hinsichtlich der Schachtabmessungen und der Grundfläche? Felsrohrvortriebsgeräte – Vortriebsrahmen, Schlammanlage, Abraumhandhabung – erfordern eine beträchtliche Fläche um den Startschacht herum. Bestätigen Sie, dass die vom Lieferanten vorgeschlagene Gerätekonfiguration in die verfügbare Standortfläche passt, einschließlich sicherem Zugang für Kranarbeiten zu unteren Rohrabschnitten und für Bewegungen von Güllefässern.
• Welche Erfolgsbilanz hat der Lieferant bei vergleichbaren Felsbedingungen vorzuweisen? Fordern Sie Projektreferenzen speziell für den Gesteinsrohrvortrieb in vergleichbarer Geologie an – UCS-Bereich, Gesteinstyp, Vortriebslänge und Durchmesser. Ein Lieferant mit umfangreicher Erfolgsbilanz im Mikrotunnelbau in weichem Untergrund, aber begrenzter Erfahrung im Hartgestein ist für einen anspruchsvollen Felsvortrieb eine risikoreichere Wahl als einer mit mehreren abgeschlossenen Felsprojekten unter ähnlichen Bedingungen. Fragen Sie nach Fallstudien, einschließlich erreichter Durchdringungsraten und Daten zum Fräserverbrauch, nicht nur nach einer Bestätigung des Projektabschlusses.