Masterarbeit (abgeschlossen)

Timon Kayser

Bauingenieurwesen

Setzmaßfließgrenzenermittlung für Boden-Schaum-Gemische im Tunnelbau

Im Tunnelbau gibt es grundsätzlich zwei Arten einen Tunnel vorzutreiben. Die konventionelle Bauweise, die auch bergmännische Bauweise genannt wird, und die maschinelle Bauweise mit Tunnelvortriebsmaschinen. Beim Vortrieb mit einer Tunnelbohrmaschine muss der am Schneidrad anstehende Baugrund gestützt werden. Beim Tunnelbau mit EPB-Schildmaschinen wird der, zur Stützung der Ortsbrust benötigte Stützdruck durch das abgebaute Material selbst erzeugt. Dazu wird in die Abbaukammer, die sich hinter dem Schneidrad befindet, komplett mit Boden gefüllt, bis der Druck in der Abbaukammer im Gleichgewicht mit dem anstehenden Erd- und Wasserdruck ist.
Das abgebaute Material muss hinsichtlich seiner Wasserdurchlässigkeit, Verarbeitbarkeit etc. bestimmte Eigenschaften aufweisen. In der Regel weist der abgebaute Boden diese Eigenschaften nicht auf, sodass Konditionierungsmaßnahmen nötig werden. Bei Vortrieben in Lockergesteinsböden ist die Konditionierung mit Schaum gebräuchlich.
Um die Verarbeitbarkeit eines Boden-Schaum-Gemisches zu bewerten wurden bislang Setzmaß Versuche durchgeführt. Ein wirtschaftlicher Vortrieb mit EPB-Tunnelvortriebsmaschinen ist bei Setzmaßwerten zwischen 10 und 20 cm möglich. Diese Versuche sind in der Praxis allerdings nicht durchführbar.
Rheometer liefern genauere rheologische Daten, wie z.B. die Fließgrenze. Am Lehrstuhl für Tunnelbau, Leitungsbau und Baubetrieb steht ein Großversuchsstand, an dem Versuche mit Boden-Schaum-Gemischen unter Stützdruckbedingungen durchgeführt werden können. In dieser Masterarbeit soll nun in diesen Versuchsstand ein Rheometer implementiert werden, um für Boden-Schaum-Gemische mit den relevanten Setzmaßen die Fließgrenzen zu bestimmen. In der Praxis könnte dann später ein solches Rheometer in der Abbaukammer eines EPB-Schildes verbaut werden, sodass der Schildführer den Konditionierungsbedarf des Bodens besser kontrollieren und regulieren kann.

Lehrstuhl und Betreuer

Lehrstuhl für Tunnelbau, Leitungsbau und Baubetrieb
(Prof. Dr.-Ing. Markus Thewes)

Lehrstuhllogo

Betreuuung

M.Sc. Sascha Freimann