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Der Betriebsleiter 3/2019

Der Betriebsleiter 3/2019

DRUCKLUFTTECHNIK I

DRUCKLUFTTECHNIK I SPECIAL Mit Druckluft gegen Grundwasser Tunnelbau mit Miet-Verdichtern Autor: Thorsten Sienk, Fachredakteur, Bodenwerder Geht es unter die Erde – und liegen Tunnelbauprojekte dabei auch noch mitten in der Grundwasserschicht – dann muss Pressluft her, damit die Baustelle beim Vortrieb nicht sofort vollläuft. Weil Bauarbeiten naturgemäß temporärer Art sind, lohnt es sich, die für den Druck erforderliche Technik zu mieten, statt zu kaufen. Mit dem Ausbau des ÖPNV-Streckennetzes schafft Karlsruhe im Zusammenspiel mit einem Autotunnel mehr Mobilität und Lebensqualität. Die so genannte „Kombilösung“ soll das hochfrequentierte Streckennetz der Verkehrsbetriebe entlasten und dabei Berufspendler und Besucher schneller und sicherer ans Ziel bringen. Dafür entsteht aktuell eine unterirdische Straßenbahntrasse zwischen Ettlinger Tor und Im Fokus Effizienz Sicherheit Nachhaltigkeit Marktplatz. Der nur gut 300 m lange Tunnel mitten unter der City hindurch gestaltet sich vor allem wegen der besonderen geologischen Formation als anspruchsvoll. Damit kein Wasser in die Baustelle eindringen kann, setzt der Bauherr auf Verdichtertechnik der Aerzen Rental Division. Anspruchsvolle Geologie „Wir habe es hier mit viel Sand, Kies und Lockergestein zu tun – alles Materialien, die wir im Tunnelbau so gar nicht gebrauchen können“, beschreibt Bauleiter Robert Schweitzer die Herausforderungen in der Karlsruher City. Die Geologie sorgt einerseits dafür, dass die BeMo Tunnelling GmbH beim Vortrieb sofort die Wände mit Spritzbeton stabilisieren muss, damit der Boden nicht wie bei einer Sandburg gleich nachrutscht. Andererseits sind die Poren so groß, dass ebenfalls unmittelbar Grundwasser aus den Wänden laufen würde, wenn nicht der passende Gegendruck auf der Baustelle herrscht. Daraus folgt der Rückschluss, dass die Arbeiten zwischen Ettlinger Tor und Marktplatz buchstäblich unter Druck stehen – und dieser liegt in der ersten Bauphase bei einem Delta zur Atmosphäre von 0,75 bis 0,85 bar. Das Projekt fällt damit unter die deutsche Druckluftvorordnung, die die entsprechenden Regeln für die Arbeitsplatzsicherheit definiert. Vor diesem Hintergrund betritt niemand die Druckschleuse ohne besondere Einweisung, das entsprechende Gesundheitszeugnis – und verlässt sie auch nicht ohne Dekompression. Mehr Verluste durch Kies und Sand Die Druckschleuse gehört zu einer Leitwarte, in der der Schleusenwächter den Betriebszustand aller Kompressoren auf einem Display immer im Blick hat. Zwölf Aggregate sind installiert – vier davon unterirdisch und acht auf der Straße direkt darüber. Die räumliche Zweiteilung ist der Tatsache geschuldet, dass Bodenanalysen zu Beginn des Tunnelprojektes eine höhere Dichtigkeit vermuten ließen. Diese Einschätzung traf jedoch nicht zu – und die anfangs errechnete Förderleistung der Verdichter ebenfalls nicht. „Prognosen in alten Flussbetten sind kaum machbar. Wir wissen einfach nicht, was uns erwartet“, bringt es Peter Engelke, Spezialist für Druckluftvortrieb auf den Punkt. Herr Engelke erhielt von BeMo den Auftrag, die Druckluft entsprechend der anfänglichen Bodenanalyse in der Rhein-Ebene auszulegen. Weil schnell feststand, dass die anfänglich errechnete Leistung nicht ausreichen wird, kümmerte sich Peter Engelke gemeinsam mit der Aerzen Rental Division um eine effiziente und schnell verfügbare Lösung. „Die Zusammenarbeit mit allen drei Unternehmen gestaltet sich überaus flexibel und sachkundig“, freut sich Engelke. 42 Der Betriebsleiter 3/2019

SPECIAL I DRUCKLUFTTECHNIK „Wir haben die FU geregelten Verdichtereinheiten mit DeltaScrew-Aggregaten (VM 60, 1 140-4 550 m³/h, 45-250 KW) als Herzstück in Containerrahmen integriert. Die lassen sich leicht transportieren, auf der Baustelle zu platzsparenden Einheiten kombinieren – und dieses dank Cartridge- Bauweise auch mehrstöckig übereinander“, erklärt Peter Link als Verantwortlicher für das deutsche Vermietungsgeschäft. Der Hauptsitz der Aerzen Rental Division ist Duiven in den Niederlanden. In Karlsruhe sind die Verdichter vom Typ CVO4400 kombiniert mit Wasserkühlern, die die Luftaustrittstemperatur am Kompressor von 120° herunterbringen auf rund 20°. „Würden wir die heiße Luft direkt in den Tunnel blasen, könnte dort niemand mehr arbeiten“, merkt Robert Schweitzer an. Ausreichend Reserven sind gefordert Im Tagesmittel sind es während der nicht so tiefliegenden Arbeiten 100 bis 140 m 3 Luft pro Minute, die die Aggregate in den Tunnel pumpen. Um den Druck auf weiter Strecke für die Bauarbeiter zu begrenzen, wird der Tunnel schichtweise in den Boden getrieben – von oben nach unten bis zu Sohle. Je tiefer die Baustelle liegt, desto höher steigt dann der Druck durch das Grundwasser an. Robert Schweitzer geht zum Ende der Rohbauarbeiten von einem Druckdelta bis 1,3 bar aus – was die Druckverluste exponentiell ansteigen lassen wird und auch einen höheren Volumenstrom erfordert. Aus diesem Grund – sowie den Vorgaben der Druckluftverordnung nach ausreichender Redundanz – verfügt das von Aerzen Rental Division gelieferte Equipment über ausreichend Reserven. „Mir müssen mit zwei Dritteln der installierten Maschinenleistung den kompletten Bedarf decken können. Von den zwölf Aggregaten bilden vier also quasi unsere Ersatzbank“, erklärt der Maschineningenieur des auf Tunnelbauten spezialisierten Unternehmens aus Österreich. „Die spezifische Leistung der Aggregate ist konkurrenzlos“, betont Peter Engelke und spricht von einer Zusammenarbeit mit Aerzen, die über mindestens 30 Jahre reicht. „Mir ist noch nie eine Maschine kaputtgegangen – das spricht für lange Lebensdauer Schlüsselfertige Lösungen 01 Für die Versorgung des Tunnels mit Druckluft musste extra ein Rohrleitungssystem installiert werden 02 Acht Verdichtereinheiten der Aerzen Rental Division sind in Karlsruhe platzsparend zweistöckig aufgestellt 03 Tunnelarbeiten sind in alten Flussbetten immer eine Herausforderung: Bauleiter Robert Schweizer (links) im Gespräch mit Peter Link von der Aerzen Rental Division und Zuverlässigkeit.“ Die Betriebssicherheit zählt vor allem in Tunnelprojekten, weil Ausfälle verheerende Folgen haben können. Während die Männer vor Ort ausreichend Zeit hätten, bei einem Ausfall der Verdichter durch die Schleuse sicher ins Freie zu gelangen, würde das eintretende Wasser zu einer Tunnelhavarie führen. „Das müssen wir unter allen Umständen verhindern“, fasst Robert Schweitzer zusammen. „Die Geräte müssen einfach laufen.“ Würden alle in Betrieb sein, steht ein Volumenstrom von 700 m 3 pro Minute zur Verfügung – abzüglich der genannten Reserve damit 420 m 3 im Normalbetrieb. Auch Energieeffizienz im Fokus Weil aber die geforderten Reserven immer gleichbedeutend sind mit ungewünschten Überdimensionierungen, stellt sich spätestens jetzt die Frage der Energieeffizienz. Immerhin haben die FU geregelten Verdichtereinheiten eine Anschlussleistung von jeweils 200 kW. „Der sparsame Umgang mit elektrischer Energie zählt – selbst bei zeitlich begrenzten Bauprojekten“, unterstreicht Peter Link und auch Peter Engelke hat die Erfahrung gemacht, „dass Stromkosten immer ein Thema sind“. Bei zwölf Verdichtern mit je 200 kW spielt jede Stelle hinter dem Komma eine Rolle.“ Die einstufigen, ölfreien Schraubenverdichter der Delta Screw Generation 5 plus sind deshalb als Universalwerkzeuge auch energetisch optimiert und lassen sich mit Hilfe eines Frequenzumrichters bedarfsgerecht steuern. In Karlsruhe wird die Drehzahl der Verdichter druckgesteuert so exakt angepasst, Aerzen Rental Division liefert schnelle Druckluftlösungen nicht nur für Bauprojekte, sondern auch für nahezu jedes Industriesegment. Der Park an Mietmaschinen umfasst eine große Anzahl sofort einsetzbarer Gebläse, Turbos und Verdichter unterschiedlichster Leistungsstufen und für alle üblichen Druckbereiche. Das Unternehmen unterstützt auch bei der Projektrealisierung und bietet neben den Mietaggregaten auch den Transport, die Installation sowie die Inbetriebnahme an. Das Dienstleistungspaket umfasst zudem auch die Wartung und Instandhaltung der Maschinen. dass die Ist-Leistung exakt den Druckverlusten des 15 000 m 3 im Volumen messenden Tunnels zwischen Marktplatz und Ettlinger Tor entspricht. Für BeMo Tunnelling und Peter Engelke rechnet es sich dabei auch noch, Verdichtereinheiten für solch spezielle Einsatzgebiete zu mieten, statt dauerhaft anzuschaffen – zumal der eigenständige Mietservice des Gebläse- und Verdichterherstellers aus Niedersachsen während der Betriebszeit die komplette Wartung übernimmt. Läuft alles nach Plan, dann gehen die Verdichtereinheiten in gut einem Jahr übrigens vor der erneuten Vermietung zur Generalüberholung wieder zurück – dann nämlich soll der Tunnel in Karlsruhe so weit fertiggestellt sein, dass frei von Grundwasser mit dem eigentlichen Stations- und Gleisausbau begonnen werden kann. ComVac: Halle 26, Stand E12 www.aerzenrental.com Der Betriebsleiter 3/2019 43

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