SUMMARY:

The use of tunnel boring machines (TBM) increased in the last 10 years by several hundred per cent. Positive records of more than one thousand meters advance per month contrast with disillusioning negative records of only a few meters advance/month in fault zones. The influence of these zones on penetration rate and utilization is shown in seven case histories. A dependence of the daily advance rate from the length and quality the fault zone can be recognized. The requirements resulting from these experiences for Engineers, TBM-manufacturers and site managers are pointed Out.

ZUSAMMENFASSUNG:

Der Einsatz von Tunnelbohrmaschinen (TBM) hat sich in den letzten 10 Jahren urn mehrere Hundertprozent gesteigert. Positiven Rekordleistungen von mehr als tausend Meter Vortrieb pro Monat stehen ernuchternde Negativrekorde von nur wenigen Metern Vortrieb/Monat in Storzonen gegenueber. An sieben exemplarischen Fallen wird der unterschiedliche Einfluβ dieser Zonen auf die Bohrgeschwindigkeit und den Ausnutzungsgrad aufgezeigt. Eine Abhangigkeit der taglichen Vortriebsgeschwindigkeit von der Lange und Qualitat der Storzone ist erkennbar. Die sich aus diesen Erfahrungen ergebenden Forderungen an den ausschreibenden Ingenieur, an die Maschinenhersteller und an die Bauausfuehrenden werden zusammengefaβt aufgestellt.

RESUME:

L''usage des tunneliers s''est intensifie pendant les 10 derniers ans de plusieurs cent pour cent. Des records positifs de plus que mille metres d'avancement par mois contrastent avec des records negatifs et desillusionnants de seulement quelques metres par mois dans des accidents geologiques. L''influence de ces accidents sur la vitesse de penetration et sur l''utilisation est decrit dans sept cas exemplaires. Une dependance de la vitesse d''avancement par jour de la longueur et de la qualite des accidents geologiques est reconnue. Les exipences qui resultent de cettes experiences pour les ingenieurs projetants, pour les producteurs et pour les ingenieurs organisateurs sont soumises.

EINFUHRUNG

Moderne Tunnelbohrmaschinen (TBM) werden seit 1952 gebaut. In den Anangsjahren wurden sie nur zögernd eingesetzt. Der Durchbruch gelang ihnen Ende der sechziger Jahre. Bis 1969 waren weltweit nur 182 km Tunnel mit TBM aUfgefahren, seit 1970 wird jedoch ein schnell wachsender Anteil gebohrt. Bis April 1981 waren insgesamt 438 Tunnel (Bild 1) mit einer Lange von 1 483 km gebohrt. Die technischen Geburtswehen dieser Maschinen sind heute Geschichte. Falle des totalen Versagens - die frueher haufiger auftraten - werden immer seltener.

(figure in full paper)

Nach wie vor gibt es aber zwei Hauptprobleme:

  1. Zu lockeres Gestein

  2. Zu hartes Gestein

Auswirkungen von zu locker em Gestein auf Stillstande durch Sicherungsarbeiten, den Ausnutzungsgrad, die Bohrgeschwindigkeit und damit auf die durch die beiden letztgenannten Einfluβgröβen bestimmte tagliche Vortriebsleistung einer TBM werden an den folgenden Beispielen aus Starzonen gezeigt.

Hierbei werden unter dem Begriff Starzonen tektonisch verursachte Bruche oder Bruchzonen im Gebirge verstanden, in denen der Gesteinsverband unterbrochen und eine Gleitverschiebung der beiden gegenuberliegenden, zum Bruch parallelen Trennflachen erkennbar ist (Verwerfung bzw. Verschiebung). Die Beispiele stammen von verschiedenen Maschinen mit 3,5 m Durchmesser.

Die Bilder enthalten nur Aufzeichnungen von Tagen, an denen mehr als 1 m gebohrt wurde, die Auswirkungen der Störungen werden daher nicht voll offenbart. Stillstandtage werden jedoch erganzend im Text angefuehrt. Die Sicherungsarbeiten wurden in allen Beispielen mit Ankern, Stahlbagen und -blechen ausgefuehrt, Spritzbeton wurde nicht eingesetzt.

BEISPIELE

Beispiel (Bild 2a) Kurze, leichtere störung (40° Streichen zur Achse, senkrechtes Einfallen, 4 m machtig) in einer Sandstein/ Tonstein Wechsellagerung. Die tagliche Vortriebslange sank in der Starung auf 2 m bzw. 8 m ab und ging danach wieder auf die durchschnittliche Höhe von ca. 25 m zurueck. Die Bohrgeschwindigkeit ging am ersten Tag auf ca. 50 % zuruck. Der Ausnutzungsgrad der Maschine sank wegen der Gebirgssicherung - 3,5 m hinter der Ortsbrust - auf 5 bzw. 15 %. Fur die ca. 10 m lange Starzone wurden 2 Tage benatigt. Stillstandtage gab es keine. Ein durch den Versatz im First angeschnittener, nachbruchiger Tonstein verursachte weiterhin Stillstande durch Sicherungsarbeiten; er lief nach ca. 50 m schleifend aus.

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