Unter der Themse entsteht ein neuer Kabeltunnel für die Energieinfrastruktur. Die Tunnelbohrmaschine „Caroline“ erreichte den Zielschacht 49 Tage früher als geplant. Möglich machten das ein leistungsfähiger Mixschild von Herrenknecht, eine abgestimmte Tübbinglogistik und eine Separationsanlage, die mehr als 90 Prozent des eingesetzten Wassers wiederaufbereitete. Auch beim Bau der Start- und Zielschächte kam Spezialtechnik zum Einsatz.
Mixschild erreicht hohe Vortriebsleistung
Der Kabeltunnel verbindet Tilbury am Nordufer der Themse mit Gravesend am Südufer. Für den Vortrieb setzte das ausführende Konsortium Ferrovial Bemo JV auf die Mixschild-Technologie von Herrenknecht. Die Maschine ist für den Mischboden aus Kreide und Feuerstein sowie für den hohen Wasserdruck unter dem Fluss ausgelegt.
Bereits viereinhalb Monate nach Vortriebsbeginn erreichte die Tunnelbohrmaschine den Zielschacht. Der Durchbruch erfolgte 49 Tage früher als geplant. Die beste Monatsleistung lag bei 926 Metern beziehungsweise 712 installierten Tunnelringen. In der Spitzenwoche schaffte die Maschine 229 Meter Vortrieb. Der höchste Tageswert betrug 41 Meter; innerhalb von 24 Stunden wurden zudem bis zu 31 Tunnelringe eingebaut.
Insgesamt installierte das Baustellenteam mehr als 10.000 Tübbingsegmente und fast 1.700 Tunnelringe.
Logistik und Separation sichern den Vortrieb
Entscheidend für die hohe Leistung war das Zusammenspiel von Tunnelbohrmaschine, Materialtransport und Bodenaufbereitung. Das von Herrenknecht gelieferte Multi Service Vehicle (MSV) transportierte pro Fahrt sämtliche sechs Segmente für einen Tunnelring zur Maschine.
Dort konnten die Tübbinge für zwei weitere Tunnelringe auf dem Zuführsystem und für einen zusätzlichen Ring auf dem Schnellentlader bereitgehalten werden. Damit stand ausreichend Material zur Verfügung, um den Vortrieb kontinuierlich fortzusetzen und Wartezeiten beim Einbau der Tunnelauskleidung zu reduzieren.
„Eine effiziente Logistik zur kontinuierlichen Versorgung mit Tübbingen und eine leistungsfähige Separationsanlage ermöglichten es, die hohe Vortriebskapazität der Tunnelbohrmaschine konsequent zu nutzen“, erklärt Tim Schellhammer, Projektmanager bei Herrenknecht.
Parallel bereitete die Separationsanlage den in einer Slurry-Suspension abtransportierten Kreideboden auf. Dabei wurden die Feststoffe aus der Suspension gefiltert. Mehr als 90 Prozent des eingesetzten Wassers konnten anschließend wiederverwendet werden.
Ulrich Schaffhauser, Mitglied des Vorstands der Herrenknecht AG, betont die Bedeutung der abgestimmten Technik: „Mit unserem Produkt- und Serviceportfolio konnten wir nicht nur einen optimal auf die Einsatzbedingungen abgestimmten Mixschild liefern, sondern auch die dazugehörige Separationsanlage und die Tunnel-Logistik für eine kontinuierlich hohe Vortriebsleistung bereitstellen.“
464 Tonnen Technik für 4,5 bar Wasserdruck
Der eingesetzte Mixschild hat einen Durchmesser von 4.730 Millimetern, ist 108 Meter lang und wiegt insgesamt 464 Tonnen. Er ist für einen Wasserdruck von 4,5 bar ausgelegt. Unter der Themse arbeitet die Maschine rund 41 Meter unter dem Flussniveau.
An der Ortsbrust muss der Mixschild den anstehenden Erd- und Wasserdruck kontrolliert abstützen. Der übrige Teil der Maschine bleibt unter atmosphärischem Druck. Ein mehrfaches Dichtungssystem schützt die Technik gegen eindringendes Wasser.
Für Wartungsarbeiten und Werkzeugwechsel am Schneidrad verfügt die Maschine über eine Personenschleuse. Sie ermöglicht es, den Druck für Arbeiten an der Ortsbrust schrittweise anzupassen. Dadurch können speziell geschulte Mitarbeiter bei Bedarf unter kontrollierten Druckbedingungen arbeiten.
Auch für die Steuerung im geologisch anspruchsvollen Untergrund ist die Maschine ausgerüstet. Ein hydraulischer Überschneider erlaubt es, den Bohrdurchmesser zu vergrößern. Das unterstützt Kurvenfahrten und erleichtert Korrekturen der Vortriebsrichtung. Der Tunnel weist einen Kurvenradius von 350 Metern auf.
Zusätzlich ist der Mixschild als „Minigripper“ ausgeführt. Verrollflossen können die Maschine bei Bedarf fixieren, damit das Schneidrad zurückgezogen werden kann. Ein Bohrgerät zur Vorauserkundung und eine Teleskopkamera ermöglichen zudem die Untersuchung der Ortsbrust, ohne dass Personal dafür unter Überdruck arbeiten muss. So lassen sich mögliche Hindernisse frühzeitig erkennen.
Schächte mit 15,90 Metern Durchmesser
Nicht nur der Tunnelvortrieb, sondern auch der Bau der beiden Schächte stellte hohe Anforderungen. Der 45 Meter tiefe Startschacht in Tilbury und der 48 Meter tiefe Zielschacht in Gravesend wurden mit einer Vertical Shaft Sinking Machine (VSM) von Herrenknecht hergestellt. Mit einem Durchmesser von 15,90 Metern kam dabei eine der größten Schachtabsenkanlagen Europas zum Einsatz.
Die VSM-Technologie eignet sich besonders für weiche Böden und hohe Grundwasserstände. Sie ermöglicht den Schachtbau ohne kostspielige Grundwasserabsenkung. Bodenabbau und Ringbau erfolgen dabei in aufeinander abgestimmten Arbeitsschritten, während die Schachtwand schrittweise abgesenkt wird. Unter geeigneten Bedingungen sind Abteufleistungen von bis zu 2,7 Metern pro Tag möglich.
Ein weiterer Vorteil: Die Arbeiten werden von der Oberfläche aus gesteuert. Personal muss sich dafür nicht im Schacht aufhalten. Zum Ausrüstungspaket gehören neben der VSM eine Separationsanlage für das Aushubmaterial und Schalungen für den Ringbau.
Dass sowohl die Schachttechnik als auch die Tunnelbohrmaschine von Herrenknecht stammen, erleichterte die Abstimmung der technischen Schnittstellen. Das betraf unter anderem das Einsetzen der TBM in den Schacht, den sogenannten fliegenden Start mit zunächst noch an der Oberfläche befindlichen Nachläufern und die Konfiguration der Transportfahrzeuge.
Nach dem Durchbruch wird die Maschine zunächst bis zu ihrer endgültigen Position im Zielschacht weiterfahren. Anschließend werden die verbleibenden Ringsegmentarbeiten abgeschlossen und der geflutete Schacht entwässert. Danach kann die TBM ausgebaut und demontiert werden, bevor das Projekt in die nächste Bauphase übergeht.
Bild ganz oben: Grain to Tilbury – der Mixschild wird in den Startschacht in Tilbury gehoben.
