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Strasser / Erkurt / Hammelmann „KSC-Tunnelbau” - Artikel 3

Sprengarbeiten auf einer modernenTunnelbaustelleGewerbliche Sprengarbeiten haben ihrErscheinungsbild in den vergangenen20 Jahren erheblich verändert. Die An-wendung der Bohr- und Sprengtech-nik verlangt neben der Bereitstellungeiner vollständigen Produktpalette heut-zutage häufig die kompetente Kom-plettbetreuung der Sprengarbeiten:von der Planung, über ihre Durchfüh-rung bis hin zur Dokumentation undder schrittweisen Optimierung.

Dem Sprengtechnischen Dienst kommthierbei die Aufgabe zu, im „Gesamt-prozess Sprengarbeiten“ eine mög-lichst optimale Abstimmung der dreifolgenden Teilbereiche (Bild 1) zu er-reichen:

1. Zünd- und Sprengstoffsysteme,2. Anwendung und Umwelt und3. Messtechnik und Expertensysteme.

Christian Strasser, Wayss & Freytag Ingenieurbau AGKlaus Erkurt, Wayss & Freytag Ingenieurbau AGDr.- Ing. Frank Hammelmann, Orica Europe Pty Ltd & Co KG

Ein Beitrag von:

ne Sprengschnur-Typen mit weitemSpektrum an Füllgewichten,

3. Sprengstoffsysteme, welche sichsowohl im Hinblick auf Lieferform(patroniert oder lose) als auchsprengtechnische Eigenschaftenauf die jeweilige Anwendung undderen Anforderungen optimal ab-stimmen lassen.

Speziell bei kleinkalibrigen Bohrlö-chern und den zumeist schwierigenRahmenbedingungen bei untertägi-gen Sprengarbeiten kommt einer per-fekten Abstimmung der 3 Hauptele-mente der Initialkette (Zünder, Zünd-verstärker und Hauptladesäule; vgl.Bild 10, S. 11) eine wesentliche Be-deutung zu.

Anwendung undUmweltZwei Effekte führen dazu, dass Her-steller und Lieferanten moderner Zünd-und Sprengstoffsysteme immer stärkerin die jeweilige Anwendung mit einge-bunden werden:

1 Die umweltrechtlichen Bestimmun-gen werden ständig weiter verschärftund zudem werden Sprengarbeitenin immer geringerer Entfernung zumöglichen Immissionsstellen durch-geführt.

2 Zahlreiche Unternehmen (dies be-zieht sich sowohl auf die übertägi-gen als auch die untertägigen An-wendungen) müssen sich immerstärker auf ihr eigentliches Kernge-schäft konzentrieren und bauen imGegenzug Personalressourcen inden Nebenbereichen, wie beispiels-weise der Bohr- und Sprengtechnik,ab.

Dies führt unweigerlich zum Bedarf anzusätzlicher Beratung und ständigerBetreuung durch externe Fachleute.

Speziell beim konventionellen Tunnel-vortrieb mit Bohr- und Sprengarbeitmüssen heutzutage in einem häufigsehr anspruchsvollen Umfeld die un-terschiedlichsten Anforderungen erfülltwerden.

Messtechnik undExpertensystemeIm Zeitalter leistungsstarker Rech-nersysteme wächst die Bedeutungvon Planung, Überwachung undOptimierung der Bohr- und Spreng-arbeiten durch zeitgemäße Mess-technik und leistungsstarke Exper-tensysteme stetig.

Das Optimierungspotential ist erheb-lich; jedoch ist der gesamte Be-triebsablauf häufig sehr komplex. Inder Regel lässt sich dieser Gesamt-prozess noch immer nicht durchgän-gig in objektive Zahlen fassen. Ver-änderungen können teilweise nurdurch die subjektive Einschätzungerfahrener Mitarbeiter beschriebenwerden. Das wesentliche Kriteriumfür Leistungsfähigkeit und Stabilitätdes Gesamtprozesses ist ein funkti-onierendes Miteinander aus diesensubjektiven Erfahrungen (personen-gebundenes Fachwissen) und denimmer leistungsstärker werdendenMesstechniken und Expertensyste-men.

Während messtechnische Aufgaben(z.B. Sprengerschütterungsmessun-gen) häufig noch durch erfahreneund zusätzlich ausgebildete Mitar-beiter ausgeführt werden können, istdies im Bereich der Expertensyste-me (z.B. Prognose und Reduktionvon Sprengemissionen) nur in sehrbegrenztem Maße möglich. Exper-tensysteme, die eine Prognose ei-nes sprengtechnischen Sachver-haltes liefern sollen, basieren aufkomplexen Modellen, wodurch ihrefachgerechte Bedienung einen ho-hen Ausbildungsaufwand erfordert.

Ziel ist es, Fachwissen und Erfahrun-gen des Mitarbeiters im Betrieb mitden Möglichkeiten dieser leitungs-starken Hilfsmittel gewinnbringendzu kombinieren. Nur so ergibt sichein zusätzliches Optimierungspoten-tial; die subjektive Einschätzung deserfahrenen Mitarbeiters bleibt weiter-hin unersetzbar.

Zünd- und Spreng-stoffsystemeNeben den traditionellen Zünd- undSprengstoffsystemen (ElektrischeZündtechnik und Dynamite) steht demAnwender heute eine Vielzahl von Pro-dukten zur Verfügung, die auf speziel-le Anwendungen und betriebliche Rah-menbedingungen abgestimmt sind:

1. Drei leistungsstarke Zündsysteme(elektrisch, nichtelektrisch & elek-tronisch),

2. Zündverstärker in den unterschied-lichsten Ausführungen, verschiede-

Bild 1: Teilbereiche des Gesamt-prozesses Sprengarbeiten

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Bild 2: Tunnel Grouft und angrenzende Großbauwerke der Route du Nord

Aufgaben und Arbeitsweise eines Kunden-Service-Centers(KSC)Ein Kunden-Service-Center dient derBereitstellung aller für eine sprengtech-nische Aufgabenstellung erforderlichenProdukte und Funktionen in unmittel-barer Nähe zum Betrieb des Kunden.Dies umfasst alle Vorprodukte, Zünd-und Sprengstoffsysteme, sprengtech-nische Beratung und/oder die verant-wortliche Dienstleistung [1, 2].

Speziell beim konventionellen spreng-technischen Tunnelvortrieb müssen heut-zutage in einem häufig sehr anspruchs-vollen Umfeld die unterschiedlichsten

Anforderungen erfüllt werden. DieKonzentration aller erforderlichen Funk-tionen und Produkte ist auf einer Tun-nelbaustelle üblicherweise sehr hoch.

Im folgenden Artikel werden Aufgabenund Arbeitsweise eines modernen Kun-den-Service-Centers am Beispiel derTunnelbaustelle Grouft in Luxemburgdargestellt.

Zunächst erfolgt eine kurze Vorstellungdes Tunnelprojektes Grouft; ein Teil-stück der Route du Nord.

Anschließend werden Aufgaben undArbeitsweise eines KSC mit folgendenSchwerpunkten beschrieben:

1. die wesentlichen Produktströmevon der Bereitstellung und Herstel-lung der Vorprodukte bis zur Spren-gung,

2. die begleitenden Arbeiten von derErstellung der Leitsprengbilder überdie Betreuung der Mischladesys-teme bis zur Kontrolle der Spreng-emissionen.

Tunnel Grouft - Route du NordGeographischeEinordnungDer Tunnel Grouft liegt im Norden Luxem-burgs in der Gemeinde Lorentzweilerund stellt mit einer Länge von 2.966 mdas längste Bauwerk der „Route duNord“ dar. Diese verbindet die Haupt-stadt Luxemburg mit den im Nordendes Grossherzogtums gelegenenStädten Mersch, Colmar-Berg undEttelbruck, um zum Einen die StadtLuxemburg vom Durchgangsverkehr indieser Richtung zu entlasten und zumAnderen eine bessere Erschließung

der nördlich gelegenen Wirtschafts-regionen zu erzielen. Der Teilabschnitt„Route d’Echternach-ContournementMersch“, hat eine Länge von 14,7 kmund verläuft auf nahezu 7,5 km unter-irdisch in drei Tunnelbauwerken undweitere 1,4 km auf Brückenbauwerken.Die Tunnelstrecken bestehen aus dem2.695 m langen Tunnel Gousselerbierg,dem 2.966 m langen Tunnel Grouftund dem 1.850 m langen Tunnel Sta-felter (Bild 2). Während die TunnelGousselerbierg und Stafelter einLängsneigung von 0,8 bzw. 0,7% be-sitzen, steigt der Tunnel Grouft mit

4,5% vom Nordportal bei Lorentzwei-ler zum 140 m höhergelegenen Süd-portal bei Asselscheuer an.

ProjektdatenDie beiden nahezu parallel verlaufen-den Röhren beschreiben eine Kurvemit einem Minimalradius von 1.120 mbzw. 2.000 m und sind in einem Ab-stand von ca. 250 m durch 10 Quer-schläge, von denen jeder zweite be-fahrbar ausgebildet wird, miteinanderverbunden. In der Tunnelmitte befin-det sich eine Lüftungskaverne mit Ab-luftkamin und Rettungsstollen, durchden im Brandfall Rettungskräfte in denTunnel gelangen können und der Tunnelauch evakuiert werden kann (Bild 3).

Bedingt durch die verhältnismäßigstarke Steigung von mehr als 4,5%hat man sich entschieden die anstei-gende Tunnelröhre 3 spurig aufzufah-ren, um für den langsameren Schwer-lastverkehr zusätzlichen Verkehrsraumzu schaffen. Bild 2 zeigt die Einord-nung des Tunnelprojektes Grouft in dasGesamtbauvorhaben Route du Nordund das topographische Längsprofil.

Tabelle 1 zeigt die wesentlichen Eck-daten dieses Tunnelbauwerkes.

Länge [m] 2 × 2.966

Längsneigung [%] < 4,63

Tunnelquerschnitt [m²] 80 bis 170(je nach Profilart und Spuranzahl)

Ausbruchmenge [m³] 680.000

Spritzbeton [m³] 45.000

Beton Innenschale [m³] 115.000

Tabelle 1: Ausgewählte Parameterzum Projekt Tunnel Grouft

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Strasser / Erkurt / Hammelmann „KSC-Tunnelbau” - Artikel 3

GeologieDer Tunnel durchfährt auf seiner Streckevon Süden nach Norden den horizon-tal gelagerten luxemburger Sandstein,die Psilocerasschichten des unterenLias, den oberen Keuper (Rhät) unddie Mergel des mittleren Keupers. DieÜberdeckung beträgt im Bereich derPortale wenige Meter, bis hin zu maxi-mal 80 m im Bereich des „Pic duKuelent“, wobei der Tunnel auf einerLänge von ca. 600 m bei einer Über-deckung von lediglich ca. 15-20 m auf-gefahren wird.

Der folgende geologische Längs-schnitt (Bild 4, S. 2) zeigt die 3 Haupt-formationen, welche seit dem Sommer2005 bergmännisch durchörtert werden.

Das Kuelent-Massiv besteht in seinemoberen Teil aus dem luxemburgerSandstein, einer homogenen An-sammlung von Sanden, die durch Kar-bonate verkittet sind. Der Sandsteinist regelmässig, stark geklüftet undbesitzt teilweise hohe Festigkeiten. Jenach Überlagerung können karstische,sandgefüllte Hohlräume und sandigeZonen mit geringen Festigkeiten auf-treten. Nach ca. 700 m Vortrieb imluxemburger Sandstein taucht derTunnel in die ca. 15 m mächtigen Psi-locerasschichten des unteren Lias mitmittleren Festigkeiten, bestehend ausunregelmäßig wechselnden Mergel-,Sandstein- und Kalksteinschichten,ein. Bevor die Tunneltrasse die Mer-gelbereiche des mittleren Keupers er-

reicht, steht der ca. 5-10 m mächtigeRhät an. Die mechanischen Eigen-schaften dieser aus Tonschiefer mit ein-gelagerten Sandsteinschichten undKonglomeraten durchzogenen quell-fähigen Formation ist stark wasser-und belastungsabhängig. Die restlicheTunneltrasse verläuft bis zum Nordpor-tal in den Mergeln des mittleren Keu-pers. Diese besitzen grundsätzlichmittlere Gesteinsfestigkeiten sind aber,wie alle anderen Formationen, mitAusnahme des luxemburger Sand-steins, stark wasserempfindlich.

Der luxemburger Sandstein ist starkwasserdurchlässig, wogegen diedarunter liegenden Schichten des un-teren Lias und oberen Keupers nahezuwasserundurchlässig sind und wasser-stauend wirken. Trotz der Durchfahrungdieser Schichten mit den Tunnelröh-ren darf der Wasserhaushalt nicht ge-stört werden, es darf daher weder zueiner grossräumigen Entwässerungdes im Sandstein liegenden Grund-wasserstockwerkes kommen, was zuProblemen der Trinkwasserversorgungder umliegenden Quellfassungen füh-ren würde, noch darf das Grundwasserin die wasserempfindlichen Mergel un-terhalb des Rhät eingeleitet werden,was die Standsicherheit des Bauwer-kes gefährden würde. Der Tunnel wirdaus diesem Grund im Durchfahrungs-bereich des Grundwassers auf einerLänge von ca. 700 m mit Sohlgewöl-be und Rundumabdichtung ausgeführtwerden.

Die in Tunnelmitte angeordnete Lüf-tungskaverne mit Abluftkamin undRettungsstollen (Bild 3) wird zumgrössten Teil im Mergel bei einer ge-ringen Überdeckung von minimal 8 maufgefahren, wobei die Kavernenfirste,auf der gesamten Länge im Rhät pro-jektiert, besondere Aufmerksamkeitbeim bergmännischen Vortrieb erfor-dern (vgl. Bild 4, S. 2).

Um die Ableitung der Baustellenwäs-ser am Südportal und der Oberflächen-wässer im Betrieb zur Vorflut zu ge-währleisten, wurde vor Vortriebsbeginnein DN1600 Rohrvortrieb mit einer Län-ge von 435 m aufgefahren.

Profiltypen undAusbruchquerschnitteIn Abhängigkeit von der jeweiligenAusbruchsklasse (verschiedene geolo-gische Hauptformationen) kommenunterschiedliche Ausbauprofile zurAnwendung.

Aufgrund der starken Längsneigung istfür den bergauffahrenden Schwerlast-verkehr eine Langsamfahrspur projek-tiert. Aus diesem Grund wird die Röh-re Richtung Luxemburg durchgehenddreispurig ausgebaut, die bergabfüh-rende Röhre Richtung Mersch zwei-spurig. Im Bereich des Nordportalswird die zweispurige Röhre um eineca. 150 m lange Verzögerungsspur fürdie Ausfahrt Lorentzweiler aufgeweitet.Die Ausbruchquerschnitte betragen im

Bild 3: Trassenführung und Querungen, mit Rettungsstollen und Lüftungskaverne

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Bild 6: Ausbauvariante mit HEBProfilen

Bild 7: Ausbauvariante mit Gitter-trägern

Regelprofil zwischen 80 und 118 m²und im Profil mit Sohlgewölbe zwischen102 und 170 m² (Bild 5), welches aufeiner Gesamtlänge von insgesamt ca.2.200 der 5.932 Tunnelmeter vorge-sehen ist.

AusbauvariantenJe nach Gebirgsbeschaffenheitenkommt projektgemäß die entspre-chende Ausbauklasse zur Anwen-dung. Zwei verschiedene Ausbautypenwerden im Tunnel Grouft eingesetzt(Bilder 6 und 7).

ImmissionsschutzDie Beeinflussung der Umgebungdurch Baustellenemissionen wie Lärm,Staub, Erschütterungen und erhöhtesVerkehrsaufkommen (Schwerlastver-kehr) sollte auf ein Minimum beschränktwerden. Die Auffahrung des oberflä-chennahen Tunnels (Bild 8a, S. 2) hatteinsbesondere die Sprengerschütterun-gen als Schwerpunkt zu beachten.Eine wesentliche Reduktion des Lüf-

terlärms wurde beispielsweise durchdie Entwicklung eines neuartigenSchalldämpfers erreicht (Bild 8b, S. 2).

BohrtechnikZum Einsatz kommt u. a. ein 3-armigerBohrwagen der Firma Atlas Copco(Rocket Boomer), ausgerüstet mitdem Atlas Copco ABC (AdvancedBoom Control) Steuerungssystem,welches sowohl einen manuellen,semi-automatischen oder automati-schen Betrieb ermöglicht.

Die Positionierung der Bohrkrone aufdem Bohransatzpunkt und die an-schließende Ausrichtung der Lafetteerfolgt über eine Joystick-Steuerung.Hierbei ist es von großem Vorteil, dassdas Bohrpersonal - bedingt durch denin der Höhe teleskopisierbaren Steuer-stand - eine hervorragende Sicht aufdie Ortsbrust hat (Bild 9, S. 2).

Je nach gewähltem Betriebsmoduserfolgt jeweils nach Positionierung undAusrichtung eines der drei Bohrarmeder Abgleich von Soll- und Ist-Datenüber die Anzeige des Bordrechners(vgl. Bild 10; Soll-Daten = Grau undIst-Daten = Schwarz). Im Bordrechnerist das geforderte Bohrschema hinter-legt.

Bezeichnung: Fer à cheval(Hufeisenprofil)

Flächen: 80,10 m² bis117,95 m²

Bezeichnung: Contrevôute(Gegengewölbe)

Flächen: 102,20 m² bis170,00 m²

3-Spur 2-Spur

Bild 5: Profiltypen

Loch Loch Loch Loch Gesamt Mittlere BohrzeitSpreng Bolzen Inj. Unspez. Bohrung Bohrgeschw. netto

[m] [m/min]

Bohrarm 1 56 0 0 0 79 4.31 00:18

Bohrarm 2 55 0 0 0 77 3.99 00:19

Bohrarm 3 55 0 0 0 82 3.06 00:26

Bohrlochgrafik

Bild 10: Atlas Copco Tunnel Manager Lite-Abschlagbericht

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Strasser / Erkurt / Hammelmann „KSC-Tunnelbau” - Artikel 3

Soweit die Leitsprengbilder vomsprengtechnischen Service-Partnerbereitgestellt werden, kommt derDienstleistungsgedanke bereits beimBohren schon zur Anwendung. Häufigwerden diese Aufgaben beim Tunnel-bau als Teamwork realisiert. Entspre-chende Dienstleistungsverträge solltendiese Zusammenarbeit regeln.

Spreng-erschütterungenBedingt durch die geringe Entfernungzu zahlreichen Immissionsortenkommt der Überwachung, Kontrolleund Reduktion von Sprengerschütte-rungen eine wesentliche Bedeutung zu(Bild 11, S. 39 und Bild 12). Bei eini-gen Anwohnern wurden über Mobilfunkfernauslesbare Erschütterungsmess-

geräte aufgestellt, um die Belästigungder betroffenen Personen auf ein Mini-mum zu beschränken.

Realisierung desTunnelbausDer Auftrag zum Bau des Tunnel Grouftwurde im Oktober 2004 vom Gross-herzogtum Luxemburg vergeben, ver-treten durch die Strassenbauverwal-tung (Ponts et Chaussees, Division dela voirie) an die ArbeitsgemeinschaftTunnel Grouft (AMGR), bestehend ausden Firmen Wayss & Freytag Ingeni-eurbau AG (D) (techn. Federführung),Max Bögl GmbH & Co KG (D) (kaufm.Federführung), Galère S.A.(B), FelixGiorgetti SARL (L) und Tralux SARL (L).Der offizielle Baubeginn war am 14.Februar 2005.

Der Bauvertrag sieht eine Gesamtbau-zeit von 54 Monaten vor, die in einesechsmonatige Vorbereitungsphasezur Herstellung der Baustelleneinrich-tungsflächen und des DN1600 Rohr-vortriebes, einer vierzigmonatigenPhase für die Vortriebs- und Ausbau-arbeiten und einer achtmonatigenPhase zur Herstellung des Strassen-baus und der elektromechanischenAusrüstung aufgeteilt ist.

Am 01. Juli 2005 begannen die Vor-triebsarbeiten mit dem Tunnelanstichdurch den luxemburgischen Bauten-minister Herrn Claude Wieseler, wel-cher am 04.12.2006 im Rahmen derBarbarafeier den Durchschlag derZweispurröhre im Beisein seiner könig-lichen Hoheit Grossherzog Henri fei-ern konnte.

Arbeitsweise des KSCGrundsätzlich lassen sich die Aufga-ben eines modernen KSC in zweiHauptbereiche unterteilen:

1. Bereitstellung aller zur Darstellungder optimalen Initialkette (vgl. Bild13) erforderlichen Produkte.

2. Sprengtechnischer Service, der jenach Vertragslage von einer einfa-chen sprengtechnischen Beratungbis hin zur vollständigen Spreng-dienstleistung reichen kann.

Im Zeitalter moderner, pumpfähigerEmulsionssprengstoffe können dieMengen an zu lagernden Explosiv- undGefahrstoffen erheblich reduziert werden.

Führt man sich die Initialkette und den3-stufigen Aufbau der Gesamtlade-säule vor Augen, so wird deutlich,dass die Mengen an Zündmitteln undZündverstärkern - verglichen mit denfür die eigentliche Hauptladesäuleerforderlichen Mengen - sehr geringsind.

Die grundlegenden Prozesse einesKSC für eine Tunnelbaustelle werdenim Bild 13 schematisch veranschau-licht.

Die beiden wesentlichen Produktströ-me führen in die KSC-Halle und dasExplosivstofflager:

1. Herzstück des gesamten KundenService Center Grouft ist die ei-

gentliche KSC-Halle (im Bild 13 -zeltartige Leichtbauhalle). In ersterLinie erfolgt hier die Bereitstellungund Fertigung der Vorprodukte zurspäteren Herstellung des pump-fähigen EmulsionssprengstoffesNobelit 2000. Darüber hinaus wer-den die Mischladesysteme hier be-füllt, gewartet und repariert. Zu denweiteren Aufgaben gehören diesprengtechnische Beratung undDokumentation.

2. Das zweite wesentliche Element desKSC-Konzeptes ist das Lager fürpatronierte Sprengstoffe, Zündver-stärker, Sprengschnüre und dieZündmittel (im Bild 13 - Zündmittel-lager).

Kunden Service Center am Tunnel GrouftBild 12: Dokumentation Sprengerschütterungen

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großen Leistungsvermögen, aber auchdurch ihre umweltverträglichen Eigen-schaften bei der Herstellung wie auchbei der Anwendung aus.

Seit 1987 arbeiten Unternehmen derheutigen Orica-Gruppe auch bei un-tertägigen Sprengarbeiten mit pump-fähigen Emulsionssprengstoffen. Umein Höchstmaß an Handhabungs-sicherheit beim Verpumpen der zurSprengstoffherstellung erforderlichenVorprodukte zu erreichen, hat Oricahierfür ein spezielles, eigensicheresMischladesystem entwickelt. Seit eini-gen Jahren hält diese Technologie auchin Deutschland Einzug; wobei dieseEntwicklung im Vergleich zum interna-tionalen Bergbau aufgrund der lokalenBergbau- und Tunnelbaustruktur miteiner zeitlichen Verzögerung stattfindet.

Die Tunnel-Arge betreibt mit den vomLieferanten bereitgestellten Mitteln(Sprengmittel, Emulsionsmatrix, Gasser-lösung, Zubehör) die eigentliche Spreng-arbeit, wobei der Service-Partner mitseinem Sprengtechnischen Dienst un-terstützend zur Seite steht. Letzteresgilt auch für die Bewältigung derbereits erwähnten Aufgaben, wie:

- Erstellung von Leitbildern für denBohr- und Sprengprozess, insbe-sondere Bohrlochanordnung undZündfolge (vgl. Bild 9, S. 2)

- Messen und Bewerten von Spreng-erschütterungen (vgl. Bild 11, S. 39und Bild 12).

Ein gutes Teamwork rund um das KSCist der beste Garant für die Lösung vonProblemen, die bei keiner Tunnelbau-stelle ausbleiben ...

MischladesystemMaxiPump und dasProduktionsprinzipvon Nobelit 2000Der Einzug der Emulsionssprengstoffein den Bereich der gewerblichen Spreng-technik vor ca. 30 Jahren war Ausgangs-punkt für die Entwicklung einer Tech-nologie, die heute das direkte Verpum-pen der Sprengstoffvorprodukte in dasBohrloch erlaubt. Erst die Vermischungdieser nicht als Explosivstoff eingestuf-ten Vorprodukte führt dazu, dass sichdieses Stoffgemisch im Bohrloch zu ei-nem Sprengstoff entwickelt (Bild 14). ImVergleich zu den gelatinösen Spreng-stoffen zeichnen sich Emulsionsspreng-stoffe durch ihre hohe Handhabungs-sicherheit bei einem gleichzeitig sehr

Bild 13: Fließschema - Arbeitsweise des KSC Grouft

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Strasser / Erkurt / Hammelmann „KSC-Tunnelbau” - Artikel 3

Das von Orica für untertägige Anwen-dungen entwickelte MischladesystemMaxiPump (Bild 15, S. 39) beweist täg-lich weltweit seine Wirtschaftlichkeit,Leistungsfähigkeit und Betriebssicher-heit.

Zur Herstellung von Emulsionsspreng-stoff direkt vor der Ortsbrust (Bild 13)wurde die MaxiPump auf eine Trans-porteinheit (Bild 16, S. 39) montiert,um selbständig den Tunnel zur Be-füllung im KSC verlassen zu können(Bild 17, S. 39).

Die unkomplizierte Steuerung ermög-licht das schnelle Erlernen der Bedie-nung sowie das einfache und sichereArbeiten mit der MaxiPump (Bild 18,S. 39).

Die zwei Vorprodukte (Emulsion 2000und Gassinglösung) wie auch der ausihnen hergestellte Sprengstoff (Nobe-lit 2000) sind als nicht giftig eingestuft.Nobelit 2000 eignet sich auch für denEinsatz in wasserführenden Spreng-bohrlöchern, da er in Wasser nahezuunlöslich ist. Aus diesem Grund be-steht auch nur ein geringes Risiko derVerunreinigung von Grund- und Ober-flächenwasser.

Speziell bei den im Berg- und Tunnel-bau hergestellten kleinkalibrigen Bohr-löchern und den zumeist schwierigenRahmenbedingungen bei untertägi-gen Sprengarbeiten kommt einerperfekten Abstimmung der 3 Haupt-elemente der Initialkette mit Zünder,Zündverstärker und Hauptladesäuleeine wesentliche Bedeutung zu.

Die Initiierung des gepumpten Spreng-stoffes Nobelit 2000 kann bei kleinenBohrlochdurchmessern (< 45 mm)

auch unmittelbar mittels Sprengzün-der erfolgen, so dass auf den Einsatzvon Zündverstärkern verzichtet werdenkann.

Neben den logistischen Vorteilen hin-sichtlich des Transportes und der La-gerung der als nicht explosionsgefähr-lich eingestuften Vorprodukte wirddurch deren Anlieferung in Mehrweg-behältern der Anfall von Verpackungs-abfällen auf ein Minimum reduziert.Allein durch den Wegfall der Gefahr-gutverpackung, die beim Einsatz vonpatroniertem Sprengstoff anfallen wür-de, können über den Zeitraum desgesamten Tunnelprojektes bei einemangenommenen Sprengstoffverbrauchvon insgesamt 450 t bis zu 20 t Ver-packungsabfall vermieden werden.

AngewendetesSprengsystemWährend die Emulsionspumptechnikein zentrales Element der Auffahrungam Tunnel Grouft darstellt, gehört na-türlich das Zündsystem zum spreng-technischen Erfolg dazu.

Der konkrete Aufbau der Ladesäulewar unterschiedlich und stark von dengebirgsspezifischen Gegebenheitenabhängig.

Zum großen Teil wurden die Hauptla-dungen mit Nobelit 2000 mechanisiertdurch die MaxiPump hergestellt (Bild19, S. 39). Zur sicheren Initiierung derEmulsionsladesäule gelangten auchZündverstärker vom Typ Primer 15(Bild 20, S. 39) zum Einsatz.

Die nichtelektrische Zündung erfolgtemit Exel-Zündern, die nach der Bündel-

methode mittels Sprengschnur ver-bunden sind (Bild 21, S. 39).

ZusammenfassungDie Ausführung gewerblicher, unter-tägiger Sprengarbeiten hat sich in denvergangenen Jahren sowohl aus Sichtder eingesetzten Produkte als auchihrer verantwortlichen Ausführunggrundlegend gewandelt.

Nach einer Vorstellung der drei Teilbe-reiche des Gesamtprozesses Spreng-arbeiten schließt sich die geographi-sche und technische Vorstellung desTunnelprojektes Grouft - Bestandteildes Großprojektes Route du Nord - an.

Die Route du Nord verbindet dieHauptstadt Luxemburg mit den imNorden des Herzogtums gelegenenStädten Mersch, Colmar-Berg undEttelbruck.

Speziell beim konventionellen Tunnel-vortrieb mit Bohr- und Sprengarbeitmüssen heutzutage in einem häufigsehr anspruchsvollen Umfeld die un-terschiedlichsten Anforderungen erfülltwerden. Die Konzentration aller erfor-derlichen Funktionen und Produkte istauf einer Tunnelbaustelle üblicherweisesehr hoch.

Ein Kunden-Service-Center des Spreng-mittellieferanten kann aufbauend aufeinem Sprengmittellager und einemgesonderten Service-Stützpunkt mitden stofflichen und technischen Vor-aussetzungen einen Beitrag leisten,auch anspruchsvolle Tunnelbaustellenmit modernem sprengtechnischenKnow How zu versorgen und so zumGelingen einer termingerechten, quali-tativen und sicheren Tunnelauffahrungbeizutragen.

Am Beispiel des KSC am Tunnel Grouftin Luxemburg wurde ein Einblick indiese Problematik gegeben.

Literatur[1] Strasser, Erkurt, Hammelmann:

Zeitgemäßer Sprengvortrieb amBeispiel der Tunnelbaustelle Grouft,Glückauf 1/2 (2007) 143. Jahrgang,VGE Verlag GmbH, Essen, S. 52 -57.

[2] Strasser, Erkurt, Hammelmann:Sprengarbeiten auf einer modernenTunnelbaustelle - Aufgaben und Ar-beitsweise eines Kunden ServiceCenters,SprengInfo 1/2007 (Band 29) Deut-scher Sprengverband e.V., S. 28 -36.Bild 14: Produktionsprinzip von Nobelit 2000 mit der MaxiPump

KohlenstoffträgerÖl und Emulgator

Rohstoffe

Zwischen-produktEmulsion 2000

SensibilisierungGassing

SauerstoffträgerAmmoniumnitratund Wasser

EndproduktNobelit 2000

Matrix

Sprengstoff

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Bild 4: Geologischer Längsschnitt

725 m 725 m 1550 mLuxemburger unterer Lias Steinkeupermergel

Sandstein und Rhät

Artikel 3 - Bildseite „KSC-Tunnelbau”

Bild 9: Atlas Copco ABC Bohrsystem auf 3-Arm Rocket Boomer

Bild 8a: Ansicht Nordportal Bild 8b: Reduktion der Baustellenemissionen durchSchalldämpfer für Lüfter

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Bildseite „KSC-Tunnelbau” - Artikel 3

Bild 11: Sprengerschütterungs-messung am Tunnel Grouft

Bild 16: MaxiPump-Mischladefahr-zeug in der KSC-Halle

Bild 15: MischladesystemMaxiPump

Bild 17: Befüllen der transportablen MaxiPump-Einheitim KSC-Stützpunkt

Bild 18: Bedienung des MaxiPump Controllers vor Ort

Bild 19: Laden eines Abschlags mit Nobelit 2000

Bild 20: Exel-Zünder mit Zündverstärker Primer 15 Bild 21: Geladene Ortsbrust, vorbereitet zur Bündelzündung