Navigation mit iGPS im Tunnelvortrieb

摘要

Fur die Vortriebsarbeiten im Tunnelbau stehen vielfaltige Ausbruchsverfahren zur Verfugung, deren Einsatz sich nach den geologischen und hydrologischen Bedingungen ebenso wie nach Tunnelprofil und den unterschiedlichen Randbedingungen im Bauablauf richtet. Entsprechend der verschiedenen Ausbruchsmethoden kommen unterschiedliche Verfahren fur die Navigation der Vortriebsmaschinen zum Einsatz. Beim Einsatz von Tunnelbohrmaschinen und beim Rohrvortrieb werden weitestgehend automatisierte Messsysteme benotigt, die neben Tachymetern meist auch andere Sensoren verwenden. Wenn der Automatisierungsgrad des Vortriebs geringer ist, steigen die Anforderungen an die Flexibilitat des Messsystems um Bezugspunkte fur die verschiedenen Baugerate wie Teilschnittmaschinen und Bohrlafetten zu schaffen, sie im Idealfall direkt zu navigieren oder auch Kontrollmessungen durchfuhren zu konnen. Wahrend der Einsatz von iGPS mit Tunnelbohrmaschinen von WINTER (2007) dargestellt wurde, steht im Folgenden die Navigation von Teilschnittmaschinen mit iGPS im Vordergrund. Das Verfahren ist jedoch fur viele andere Einsatzfalle ubertragbar. Teilschnittmaschinen werden vor allem dann eingesetzt, wenn das Tunnelprofil nicht kreisformig ist, oder es sich wahrend des Vortriebs haufig andert. Fur weiches und mittelhartes Gestein werden meist Roadheader verwendet. Sie haben den Vorteil, dass der Ausbruchsbereich frei ist und man so flexibel auf unerwartete Veranderungen der geologischen und hydrologischen Bedingungen reagieren kann. Daruber hinaus sind sie schnell lieferbar und einsatzbereit und besitzen ein relativ einfaches und kostengunstiges Ausbruchsequipment. Das manuelle Anzeichnen des Sollprofils durch die Baustellenvermessung ist relativ langsam und gefahrlich, da sich der Mitarbeiter wahrend des Ausbruchs nahe der Ortsbrust befindet und das noch nicht gesicherte Erdreich einsturzen kann. Diese Arbeiten werden durch die Navigation des Roadheaders vermieden. Das von VMT GmbH entwickelte Navigationssystem fur Teilschnittmaschinen erleichtert es daruber hinaus dem Anwender, viel Unter- bzw. Uberprofil beim Ausbruch zu vermeiden. Eine an der Tunnelwand installierte motorisierte Totalstation mit ATR Funktion misst kontinuierlich zwei Prismen auf der Maschine und berechnet zusammen mit den Daten eines Zweiachs-Inklinometers und der Sensorik am Abbauarm die Position des Abbauwerkzeuges in Bezug zur Tunnelachse und dem auszubrechenden Sollprofil. Diese und weitere Informationen werden dem Maschinen-fahrer auf einem Monitor im Fuhrerhaus angezeigt. Dadurch ist es moglich, auch bei schlechten Sichtverhaltnissen, wie sie durch die Staubentwicklung wahrend des Abbauprozesses oder durch Spritzbetonreste in der Luft hervorgerufen werden, stets die aktuelle Position des Abbauwerkzeuges zu kennen. Mit einem vollautomatischen Navigationssystem, welches sich uber ein ruckwartiges Anschlussziel in einem fest vorgeschriebenen Zyklus selbst kontrolliert, ist ein schnelleres, sichereres und somit effektiveres Arbeiten im Tunnelvortrieb moglich (BELZ & CLARKE-HACKSTON 2009).