agf herrentunnel
DESCRIPTION
Artificial Ground Freezing for Herrentunnel ProjectTRANSCRIPT
KAlTETECHNIK/BODENGEFRIEREN
eigl ottmann er
Einsatz der Bodengefriertechnik beim Herrentunnel Einsatz der Bodengefriertechnik beim Herrentunnel Lubeck
odenvereisung konI-~- .•_~_.. ereiche groBfUichig
r einen langeren ~iltrllUl" gefroren werden. "~IftIUl'th entsteht ein Frost-o r, (fessen Festigkeitsei
nschaften und abdichtende Wirkun9 bei der Erstellung unterirdischer Bauwerke im GrundWasser ausgenutzt
erden. Er ermoglicht das Graben unterhalb dieser Eisbarriere, ohne dass Grund
asser einflieBt. Der Beitrag behandelt die Anwendung (lieser modernen Technik am ~eispiel des am 26. August 2005 eroffneten Herrentunnels in LUbeck.
Soil Freezing as Used in the Construction of lubeck's Herrentunnel
ifurning water in the ground to ice is a good way to keep a large area of ground frozen over a longer period of time. This technique creates a solid body of ice, whose stability properties and sealing effects make it effective for building underground structures in groundwater. It allows for digging below the ice barrier without groundwater flowing in. The article talks about the application of this modern technique, using the Herrentunnet (opened on Aug 26, 2005 in Lubeck, Germany) as an example.
Keywords:
H. Weigl; H. Rottmann, Bilfinger Berger AG, Mannheim; K. Selmer, YORK Deutschland GmbH, Manheim
1. Allgemeines
Bei dem Projekt Herrentunnel Lubeck handelt es sich um einen Straf3entunnel, der unter dem Fluss Trave hindurch fUhrt und die Lubecker Innenstadt mit dem Ostseehafen Travemunde verbindet. Bis zu seiner Eroffnung am 26. August 2005 wurde der StraBenverkehr uber die bestehende Herrenbrucke geleitet, die als Klappbrucke ausgebildet ist und mehrmals taglich, wenn grof3ere Schiffe die Trave passieren, hochgeklappt werden muss. Diese Verkehrunterbrechungen fUhrten auf der viel befahrenen B75 zu betrachtlichen Staubildungen. Eine Verbesserung der Situation bringt nun der Herrentunnel, durch den der Grof3teil des Verkehrs flief3en 5011. Die Benutzung des Tunnels ist mautpflichtig.
Auftraggeber des Projektes ist die Herrentunnel Lubeck GmbH & Co. KG. Ausgefuhrt wurde das Bauvorhaben von der Hochtief Construction AG und der Bilfinger Berger AG.
2. Projekt
Bei dem Herrentunnel in Lubeck handelt es sich um einen 875 m langen, zweirohrigen StraBentunnel, der in OstWest Richtung verlauft. Je Rohre wurden 780 m im Schildvortrieb hergestellt. Die verbleibenden 95 m wurden in offener Bauweise erstellt.
Auf Grund der geologischen Gegebenheiten und des hohen Wasserdrucks erfolgte der Vortrieb mit einem Hydroschild. Zuerst wurde die Sudrohre yom Startschacht im Osten in Richtung Westen aufgefahren. Nach Beendung des Vortriebes der Sudrohre wurde die Tunnelbohrmaschine zum Startschacht zuruck gebracht. Der Vortrieb der Nordrohre erfolgte ebenfalls von Ost nach West. Auf den ersten 400 Tunnelmetern
fUhrt die Trasse mit einem Gefalle von 6 % auf eine Hohe von ca. 9 m unter der Travesohle. Nach der Unterquerung der Trave steigt die Gradiente wiederum mit 6 % an.
Der Schilddurchmesser von 11,67 m wurde dem spateren Straf3enquerschnitt angepasst.
Gesichert wurde der Ausbruchquerschnitt durch 45 cm starke StahlbetonWbbings, die eine mittlere Lange von 1,50 m haben. Ein Tubbingring bestand aus 6 StahlbetonWbbings und einem Schlusstein.
Verbunden sind die beiden Tunnelrohren durch 2 Querstollen, die in einer Gefahrensituation als Notausgang dienen. Die Querschlage haben eine Lange von 14,9 m bzw. 18,7 m. Die Achse des Querschlag Ost steigt in Sud-NordRichtung mit 9,84 % an, die des Querschlag West mit 1,528 % (Bild 1). Der Durchmesser beider Stollen betragt 4,3 m. Auf Grund des hohen Wasserdrucks wurden die Querschlage im Schutz eines Vereisungskorpers aufgefahren.
3. Geologie
Der Baugrund besteht in tieferen Lagen auf Braunkohlesanden, die den Grundwasserleiter Lubecks darstellen. Uber den Braunkohlesanden liegen eiszeit-
Bild 1: Schematische Darstellung der Tunnelrohren mit Querschlag
© KI Luft- und Kaltetechnik 10/2005
KAlTETECH N IK/BODENGEFRIERE N
Bild 2: Trasse und geologischer Schnitt
liche Sedimente, die von den Gletschern wahrend der Eiszeit mehrfach umgeformt wurden. Eine unregelmaBige Wechselfolge von Geschiebemergel, Beckenschluffen und Beckentonen, die 6rtlich Feinsandbander einschlieBen, bilden das Pleistozan, dessen Starke zwischen 5 und 20 m schwankt. Schmelzwassersande, deren Schichtdicke zwischen 2 und 19 m variiert bilden die geologische Deckschicht (Bild 2).
4. Vereisung
Bei der Bodenvereisung wird das Erdreich unter den Gefrierpunkt des Wassers abgekuhlt, wodurch das im Boden enthaltene Wasser gefriert. Durch die Vereisung des Boden-Wasser-Gemisches wird ein Frostk6rper hergestellt, dessen Festigkeitseigenschaften und vor allem dessen abdichtende Wirkung bei der Erstellung unterirdischer Bauwerke im Grundwasser ausgenutzt werden.
Die Bodenvereisung ist auf Grund der Tatsache, dass der Grundwasserspiegel so gut wie nicht beeinflusst und die Qualitat des Grundwassers nicht beeintrachtigt wird, ein sehr umweltfreundlichen Verfahren.
4.1 Vereisungsbohrungen
Fur die Herstellung der Querschlage im Schutze eines Frostk6rpers mussen Vereisungsbohrungen hergestellt werden, in denen die so genannten Vereisungsrohre verlegt werden, die zur Leitung der Kuhlflussigkeit dienen.
Auf der Baustelle Herrentunnel Lubeck wurden je Querschlag 22 Vereisungs
bohrungen, 4 Temperaturmessbohrungen und eine Entwasserungsbohrung erstellt. Die Vereisungsbohrungen und die Temperaturmessbohrungen wurden von oben nach unten abgebohrt. Die Bodenverhaltnisse im Bereich der Bohrungen sind laut Baugrundgutachten sehr unterschiedlich, so dass auch mit gr6Beren Hindernissen gerechnet werden musste.
Die Vereisungsbohrungen hatten je nach Lage eine Lange von ca. 15-20 m. Von der Tunnelsohle aus gemessen lag die unterste Bohrung 0,70 m und die oberste Bohrung 8,00 m uber der Soh Ie. Aile Bohrungen wurden von der Sudr6hre aus in Richtung der Nord-
Bild 3: Anordnung der Vereisungs-. Temperaturmess- und Entwasserungsbohrungen
© Kiluft- und Kaltetechnik 10/2005
r6hre gebohrt. Der Abstand der einzelnen Bohrrohre zueinander betrug zwischen 0,90 m und 1,05 m. Bei den Bohrungen war eine Richtungsabweichung von bis zu 1 zulassig.
Die Temperaturmessbohrungen hatten wie die Vereisungsbohrungen eine Lange zwischen 15 m und 20 m. Sie verliefen teilweise parallel zu den Vereisungsbohrungen aber auch schrag durch den Frostk6rper hindurch. Das Ende der schragen Temperaturmessbohrungen lag ca. 0,5 m auBerhalb des theoretischen Frostk6rpers. Sie dienten dazu, den Aufbau und den Erhalt des Frostk6rpers zu kontrollieren (Bild 3).
2
KAlTETECHNI KI BODENGEFRIEREN
Das Bohrgerat, das im Wesentlichen aus Bohrlafette, Bohrantrieb, Hydraulikhammer und Vorschub bestand, stand auf einer Bohrbuhne. Um von der untersten bis zur obersten Bohrung aile Bohrungen ausfuhren zu kbnnen, war die Bohrbuhne hbhenverstellbar. Da die Bohrbuhne das Drehmoment und die Vorschubkraft des Bohrgerats aufnehmen musste, war sie standsicher aufzustellen, und ihre Stabilitat war durch eine Statik nachzuweisen. FOr den Betrieb des elektrisch angetriebenen Bohrgerats sorgte eine Gesamtanschlussleistung von ca. 100 kW.
An den Stellen, an denen die Nord- und die Sudrbhre durch die Querschlage miteinander verbunden wurden, wurden die StahlbetontObbings durch Stahltubbings ersetzt, in denen sich die Ansatzstutzen fOr die Bohrungen befanden. Eine Betonplombe schOtzte die Ansatzstutzen zur TubbingauBenseite hin gegen das Erdreich bzw. gegen die 20 em starke Ringspaltverpressung. Die Ansatzstutzen wurden mit einer Stahlplatte bedeckt. Ais Vorbereitung fOr die Bohrung wurde die Stahlplatte entfernt und das Bohrgerat mit dem Ansatzstutzen verbunden. Die genaue Bohrrichtung wurde vor Ort anhand der Daten der Nordrbhre eingemessen. Das Bohrrohr diente in diesem Fall auch als auBeres Vereisungsrohr. Sein AuBendurchmesser betrug 108 mm. Auf Grund der beengten Verhaltnisse in der Tunnelrbhre waren die Einzelrohrlangen auf maximal 1,20 m beschrankt. Zu Beginn der Bohrung wurde die schutzende Betonplombe durchbohrt. Dann wurde die Bohrung solange weitergefOhrt, bis die Bohrkrone den Ringspaltmbrtel der Nordrbhre durchbrach und Kontakt mit dem Stahltobbing der Nordrbhre hatte. Die Bohrkrone, die im Erdreich verblieb, durfte die Lange von 200 mm nicht uberschreiten. Nachdem die Bohrung soweit fertig gestellt war, musste das Bohrrohr zur Bohrkrone hin dicht verschlossen und gereinigt werden. Nach Fertigstellung der Vereisungsbohrung wurde eine DichtigkeitsprOfung durchgefOhrt. Dazu wurde das Vereisungsrohr zwei Stunden lang einem Wasserdruck von 15 bar ausgesetzt.
Die Temperaturmessbohrungen wurden in der gleichen Weise wie die Vereisungsbohrungen erstellt. Bei ihnen wurde ein TemperaturfOhler eingebracht.
© KI Luft- und Kaltetechnik 10/2005
4.2 Vereisung Die Vereisung auf der Baustelle Herrentunnel Lubeck erfolgte mit einer Solevereisung. Das heiBt, dass als Kaltetrager eine Kalciumchloridlbsung verwendet wurde.
Zur Vorbereitung der Vereisung wurden die in der Tunnelrbhre befindlichen Enden der Vereisungsbohrungen mit einem Flansch versehen, an dem der Gefrierkopf befestigt wurde. In die fertig gestellten Vereisungsrohre wurde ein aus Polyethylen bestehendes Fallrohr eingebracht. Diese Fallrohre hatten einen Durchmesser von 50 mm und wurden durch Abstandhalter in Position gehalten. SchlieBlich wurde der Gefrierkopf auf dem zuganglichen Ende des Vereisungsrohres angebracht. Uber den Gefrierkopf wurde die von der Kalteanlage kommende Solelbsung durch das Fallrohr an das im Erdreich befindliche Ende des Rohres gepumpt. Dort trat es aus dem inneren Rohr heraus und wurde in dem Ringraum zwischen auBerem und innerem Vereisungsrohr zurOckgeleitet. Dabei nahm der Kaltetrager Warme aus dem ihm umgebenden Erdreich auf. Uber den Gefrierkopf wurde die erwarmte Solelbsung aus dem Vereisungsrohr wieder abgeleitet und zur Kalteanlage zurOckgefuhrt.
Die Zu- und Ableitung der Solelbsung erfolgte fUr jedes einzelne Vereisungsrohr Ober einen Schieber, so dass eine Steuerung der einzelnen Rohre mbglich war.
Ais Kaltetrager wurde in diesem Fall eine 30 % Kalziumchlorid-Lbsung mit einem Gefrierpunkt von - 500
( eingesetzt. Die hier gewahlte Vorlauftemperatur der Solelbsung betrug - 35°C. Beim Durchlaufen des Vereisungsrohres nahm die SoleIbsung Warme aus dem Baugrund auf und wurde dadurch erwarmt. Die Erwarmung der Solelbsung konnte bis zu 5 O(
betragen, das heiBt, dass die ROcklauftemperatur der Solelbsung bis auf -30 O( steigen konnte.
Zum Auffahren der Querschlage im Schutze einer Baugrundvereisung musste bei den in LObeck gegebenen Bodenverhaltnissen ein Frostkbrper mit einer Dicke von 1,75 m und einer mittleren Frostkbrpertemperatur von -10 O(
aufgebaut werden. Aus den warmetechnischen Berechnungen ergab sich eine maximale Aufgefrierzeit von 35 Tagen zum Aufbau des beschriebenen Frostkbrpers fOr den vorhandenen Baugrund. Da wahrend des Auffahrens der Querschlage aber z. B. Ober die
Luft Warme vom Baugrund aufgenommen wird und wahrend der gesamten Bauzeit der Querschlage die Frostkbrperdicke von 1,75 m vorhanden sein mussten, wurde die Aufgefrierdauer mit 42 Tagen festgelegt. In diesem Zeitraum sollte laut Warmeberechnung eine minimale Frostkbrperdicke von 1,85 m erreicht werden. Die Bildung des Frostkbrpers wurde mit Hilfe von Temperaturfuhlern, die sich in den Temperaturmessbohrungen befanden, kontrolliert.
Nach Herstellung des Frostkbrpers musste die Vereisung weiterhin aufrecht erhalten werden. Dazu war es nbtig, den statisch erforderlichen Frostkbrper mit einer Randtemperatur von -2 O(
zu erhalten. Um dies zu erreichen, musste in der Erhaltungsphase die Gefrieranlage nicht mehr wie in der Aufgefrierphase dauerhaft betrieben werden. Zur Erhaltung des Frostkbrpers war es einerseits mbglich, die Kalteanlage intermittierend bei einer Vorlauftemperatur von -35 O( zu betreiben. Andererseits bestand die Mbglichkeit, bei einem kontinuierlichen Betrieb der Anlage eine Vorlauftemperatur von Ober -35 O( zu wahlen.
Ais Gefrieraggregat wurde eine zweistufige (OzlNHrKompressionskalteanlage der YORK Deutschland GmbH verwendel. die in der sOdlichen Tunnelrbhre aufgestellt wurde. Bei einer Solevorlauftemperatur von -35 O( betrug die Kalteleistung der Anlage ca. 600 kW. In der Kalteanlage wurde die Solelbsung mit Hilfe von Kohlenstoffdioxid ((02) und Ammoniak (NH 3) auf die Vorlauftemperatur herunter gekOhlt. Dabei wurde das bei niedriger Temperatur siedende gasfbrmige Ammoniak in einem Kompressor stark verdichtet. Das unter hohem Druck stehende Gas wurde anschlieBend in einem Kondensator vom gasfbrmigen in den flOssigen Aggregatszustand ObergefOhrt. Die bei der Aggregatszustandanderu ng freigegebene Warmeenergie wurde von Kuhlwasser aufgenommen, das auBerhalb des Tunnels in einem KOhlturm wieder heruntergekOhlt wurde. Der entstandene flOssige Ammoniak wurde unter starker Temperaturaufnahme verdampft. Die vom Ammoniak zur Verdampfung benbtigte Warmeenergie wurde dem Kohlendioxid entzogen, das dabei vom gasfbrmigen in den flOssigen Zustand kondensierte. Bevor die Kondensation des (02 stattfand, wurde das gasfbrmige Kohlenstoffdioxid in einem Kompressor verdichtet. Das bei
3
KALTETECH NIK/BoDE NG EFRIEREN
Bild 4: Schematische Darstellung der zweistufigen NH;C02-KiUteanlage
der Ammoniakverdampfung entstandene flussige (02 wurde wie der Ammoniak wieder verdampft. Die dazu benotigte Energie wurde der Solelbsung entzogen, die sich dabei auf ca. -35 D( abkuhlt. Die abgekuhlte Solek'>sung wurde uber die Gefrierrohre in das Erdreich geleitet, wo sie Warmeenergie aus dem Baugrund aufnahm und diesen somit vereiste. Die rucklaufende Solelbsung hatte eine Temperatur von bis zu -30 O( (Bild 4).
Nach Fertigstellung der Querschlage und nachdem die Innenschale betoniert und tragfahig war, konnte die Vereisung ruckgebaut werden. Dazu wurden unmittelbar nach dem Abschalten der Kuhlaggregate die Sammelleitungen, die die Solelbsung transportierten, abgebaut. Die Vereisungsrohre wurden direkt am Austritt aus dem Stahltubbing abgeschnitten und mit Hilfe einer Abdeckung wasserdicht und dauerhaft verschlossen. Die Vereisungsrohre verbleiben auf Dauer im Baugrund.
4.4 Aktive Kuhlung Um zu garantieren. dass der Frostkorper eine feste Verbindung zu den beiden Tunnelrbhren bekommt war nicht nur ein radiales, sondern auch ein axiales Wachstum des Frostkorpers erforderlich. Da das Wachstum in axialer Richtung nur ungefahr einem Drittel des radialen Wachstums entspricht, war dieses Wachstum fOr den Anschluss des Frostkbrpers an den Stahltubbing besonders wichtig. Fur ein ungestbrtes Ausbreiten des Frostkbrpers in Achsrichtung war eine aktive Kuhlung der StahltUbbings vorgesehen.
Diese aktive Kuhlung wurde erreicht, indem auf die StahltUbbings auf der Tunnelinnenseite Rohre angeschweiBt wurden. Die Rohre wurden von zwei voneinander getrennten Kreislaufen bedient, die nicht mit dem Kuhlkreislauf
der Vereisungsanlage in Verbindung standen. Ein Kreislauf versorgte den First- und einen Seitenbereich und der zweite Kreislauf versorgte den Sohlund den anderen Seitenbereich mit einer Kuhltemperatur von -10 D( (Bild 5). Prinzipiell ware auch ein Anschluss an die Vereisungsanlage mbglich gewesen, was hier jedoch aus wirtschaftlichen Grunden nicht durchgefUhrt wurde. Zusatzlich wurden die aktiv gekuhlten Tubbings mit Polystyrolhartschaumplatten isoliert.
Um den Frostkbrperanschluss an die Stahltubbings kontrollieren zu kbnnen wurden Messketten zur Temperaturmessung eingerichtet.
5. Auffahren der QuerschUige
Auf Grund des auBerhalb der Tunnelrbhren herrschenden Wasserdrucks von 37 m Wassersaule konnte das Auffahren der Querschlage nicht ohne besondere MaBnahmen durchgefUhrt werden. Bei vorherrschendem Wasserdruck bestand die Mbglichkeit. die Querschlage unter Druckluft oder mit Hilfe von Vereisung aufzufahren. In diesem Fall wurde fUr
die Erstellung der Querschlage in bergmannischer Bauweise das oben beschriebene Vereisungsverfahren gewahlt.
5.1 6ffnung des Stahltubbings Bei der Erstellung der Tunnelrbhren wurden, wie bereits erwahnt, an den Stellen. an denen die Querschlage an die Tunnelrbhren anschlieBen. die StahlbetontLibbings durch Stahltubbings ersetzt. Sobald der Frostkbrper seine statisch erforderliche Dicke von 1,75 m und seine mittlere Frostkbrpertemperatur von -10 O( erreicht hatte und der Anschluss des Frostkbrpers an die Stahltubbings nachweislich erfolgt war, konnte mit der Offnung des StahltLibbings begonnen werden.
In dem StahltUbbing befand sich ein Stahlfenster. durch das der Vortrieb erfolgte. Auf diesem Fenster wurde die genaue GrbBe und Lage des Querschlages gekennzeichnet. Mit einem Schneidbrenner wurde das ca. 3 x 3 m groBe Fenster in dem markierten Bereich gebffnet, in kleine StUcke zerteilt und entfernt. Der Zugang zum Erdreich war somit hergestellt.
Bild 5: Ringleitungen und Stahltubbing
© KI Luft- und Kaltetechnik 1012005 4
KAlTETECHNI KI BODENGEFRIEREN
Bild 6: Vortriebsmaschine
5.2 Auffahren der Querschlage Die beiden Querschlage wurden in bergmannischer Bauweise von der Sudrbhre aus aufgefahren. Der Vortrieb erfolgte mit der Frase (Bild 6).
Das ausgebrochene Material wurde mit Hilfe von Bobcat und Minibagger aus dem Querschlag heraus transportiert. Ein Radlader befbrderte das Material aus der Tunnelrbhre hinaus.
Da der Zugang zu den Querschlagen durch die vorher gebffneten Stahlfenster erfolgte, waren die raumlichen Verhaltnisse sehr beengt (Bild 7). Aile Gerate, die fUr die Vortriebsarbeiten genutzt wurden, mussten demnach relativ klein und wendig sein, um mit dem wenigen Platz auszukommen.
Bild 7: Blick in den Querschlag
Die Abschlagslangen betrugen ca. 2,00 m und wurden mit einer abgestuften Ortsbrust ausgebildet. 1m gleichen Abstand erfolgte der Einbau von Gittertragern. Sie dienten zum einen dazu, die genaue Lage der Querschlage zu bestimmen und zum anderen wurden sie dazu benutzt, um die SpritzbetonauBenschale in der richtigen Starke aufzubringen. Die SpritzbetonauBenschale besteht aus einem B25 und hat eine Starke von ca. 20 em. Auf dem unten abgebildeten Langsschnitt des Querschlags sieht man den Frostkbrper, der den Ausbruchquerschnitt des Querschlags umgab (Bild 8). AuBerdem sind die Achsen der Gittertrager und die Abschlaglangen eingetragen.
Fur die Sicherung der Querschlage mit Spritzbeton wurde in diesem Fall das Trockenspritzverfahren angewendet. Das heisst, dass eine Betontrockenmischung und das Wasser erst in der Duse der Spritzbetonanlage miteinander vermischt wurden. Die Betontrockenmischung wurde in einem Silo am Tunnelportal aufbewahrt. um bei Bedarf in kleine Transportsilos abgefUlit zu werden, die dann in den Tunnel transportiert werden konnten.
Der Ausbruch der Sohle erfolgte ruckwirkend in TeilstOcken bis 4,00 m. Ais der Ausbruch komplett fertiggestellt und die AuBenschale aufgebracht war, konnte das Stahlfenster im StahltObbing der Nordrbhre gebffnet werden. Die Offnung erfolgte auf die gleiche Weise wie in der Sudrbhre.
Bild 8: Uingsschnitt durch den Querschlag
© KI Luft- und Kiiltetechnik 1012005 5
KAlTETECH N IK/BODENGEFRIEREN
5.3 Ausbau der QuerschUige Nach Beendigung des Vortriebs wurden die Querschlage mit einer Ortbetoninnenschale ausgebaut.
Die Betonage der Innenschale erfolgte abschnittsweise. Je Querschlag wurden drei Blocke betoniert. Die Blocke 1 und 3, die jeweils eine Lange von ca. 5 m haben, bilden die Verbindungen zu den Tunnelrohren. Der Block 2 ist das Mittelstuck des Querschlags und hat eine Lange von ca. 8 m.
Nachdem die einzelnen Betonierabschnitte bewehrt wurden, erfolgte der Einbau der Gewolbeschalung. Diese wurde auBerhalb des Tunnels aufgebaut und anschlieBend zu den Querschlagen transportiert. Die Schalung musste zum Einbau in einzelne Teile zerlegt und durch das Fenster im StahltObbing in den Querschlag gehoben werden. Dies geschah mit einem Autokran in Millime-
Technische Daten der Kiilteanlage
terarbeit. 1m Querschlag wurden die einzelnen Teile der Gewolbeschalung fur einen Block wieder zusammen gebaut und ausgerichtet.
Die Betonage erfolgte mit einem Beton B25. Er wurde mit Hilfe einer Betonpumpe in den Querschlag transportiert und eingebaut. Sobald der gesamte Querschlag betoniert und der Beton tragfahig war, konne die Vereisung zuruckgebaut werden.
6. Erfahrungen und Ausblick
Beim Westerschelde-Projekt wurde erstmalig in vergleichbaren Bodenverhaltnissen und bei den gegebenen Randbedingungen - gegen einen Wasserdruck von 6 bar gebohrt. Umfangreiche Voruntersuchungen und Tests sowie Probebohrungen waren zur Optimierung der Gerate- und Verfahrensdetails erforderlich. Nach Abschluss der
Kalteanlage Zweistufige (02/NH3-Kompressionsanlage
Kalteleistung 600 kW (Bei Vorlauftemperatur von -35°C)
Kaltemittel (02 und NH3
Kaltetrager 30 % Kaliumchloridlosung
Solevorlauftemperatur -35°(
Solerucklauftemperatur -30 0(
Verdampfungstemperatur -41°(
Verflussigungstemperatur -10 0C/+ 40 O(
Kuh Iwassereintritt + 32 O(
Kuhlwasseraustritt + 36 O(
Kuhlwassermenge 193 m3/h
Ruckkuhlung Kuhlwasser oftener Ruckkuhlturm
Kalteverdichtertyp CO2: HPO 28/26 NH3: SAB 163
Drehzahl (min-') 1450 2950
280 M 250 sl225 sMotorgroBe
Alfa Laval M 10 / Titanium Verdampfertyp / Material
Alfa Laval M1 0/ AISI 316Verflussigertyp / Material
(02: 220 kg NH3: 160 kg Kaltemittelmenge
Arbeiten kann festgestellt werden, dass die Bohrarbeiten bei einer Wassersaule von bis zu 60 m ohne nennenswerte Probleme und in der notwendigen Qualitat durchgefUhrt werden konnten.
1m Steuerstand fUr die Gefrierarbeiten auBerhalb des Tunnels wurden aile wichtigen Daten pro Querschlag gesammelt. Durch die Registrierung von Solemenge, Ein- und Ausgangstemperatur, NH3Konzentration, Kuhlwassertemperatur, Saugdruck, Temperaturen im Erdreich, Temperaturverteilung in den Tubbingen und den Wasserdruck im umschlossenen Bodenkorper war der Gefriervorgang sehr gut zu uberwachen und Storungen direkt zu erkennen. Wertvolle Erfahrungen fur kunftige Projekte wurden gemacht.
Wah rend der ersten Vereisungsarbeiten konnte festgestellt werden, dass sich der Anschluss des Frostkorpers an die StahltObbinge langsamer als erwartet entwickelte und langsamer war als am Anschluss an die Betontubbinge. Die Ursache hierfur war der groBe Warmeabtransport im Stahl. Die an den Stahltragern befestigten Trager und die NottOr wirkten wie ein groBer Warmetauscher. Dies war an den dortigen TemperaturfUhlern deutlich zu erkennen. Durch eine zusatzliche aktive Kuhlung der Stahltubbinge konnte dieser Effekt eliminiert werden. Wenn die zusatzliche aktive Kuhlung gleichzeitig mit dem Hauptaggregat eingeschaltet war, konnte ein Eisanschluss in der berechneten Zeit erzielt werden.
Fur weitere Projekte stehen mit den gesammelten Erfahrungen technische ausgereifte Verfahrensweisen zur Verfugung. Eine Voruntersuchung hat ergeben, dass sich auch groBere Gefrierleistungen durch Kalteaggregate in Kaskadenbauweise mit den Kaltemitteln C02 und NH3 realisieren lassen bei nur unwesentlich groBerem Platzbedarf fUr die Kalteaggregate.
Schlusselworter
© KI Luft- und Kaltetechnik 10/2005 6