Bachelorarbeit (abgeschlossen)

Felix Goer

Bauingenieurwesen

Weiterentwicklung und Validierung eines Modells zur Abschätzung der Schauminjektionsrate für eine adäquate Verarbeitbarkeit bei kohäsionslosen Lockergesteinen

Die Herstellung von Tunnelbauwerken im Lockergestein erfordert häufig den Einsatz von Schildmaschinen. Der Erddruckschild (EPB-Schild) ist der weltweit überwiegend angewendete Maschinentyp für den Tunnelvortrieb im Lockergestein. Zur Stützung der Ortsbrust wird der abgebaute Boden als Stützmedium verwendet. Dies reduziert bzw. verhindert Setzungen an der Oberfläche. Weist der Baugrund nicht die entsprechenden Eigenschaften für eine optimale Stützdruckübertragung auf, kann durch den gezielten Einsatz von Konditionierungsmitteln (z.B. Tensidschäume) temporär ein geeignetes Stützmedium erzeugt werden. Dieser Vorgang wird als Bodenkonditionierung bezeichnet.

Zur Erstellung eines Konditionierungskonzeptes für den Vortrieb werden in der Regel vorab Laboruntersuchungen hinsichtlich der Konditionierbarkeit des anstehenden Baugrundes durchgeführt. In diesen Laboruntersuchungen können die wesentlichen Eigenschaften von Konditionierungsmitteln und konditionierten Lockergesteinen untersucht und hinsichtlich ihrer Eignung für die Konditionierung bzw. als Stützmedium evaluiert werden. Zur Untersuchung der Verarbeitbarkeit bzw. dem Fließverhalten von konditionierten, nichtbindigen Böden wird in Laboruntersuchungen das Setzmaß sowie das Setzfließmaß mit dem international verbreiteten und anerkannten Slump-Test nach DIN EN 12350-2 bestimmt.

Der signifikante Einflussfaktor für das Fließverhalten von schaumkonditionierten, kohäsionslosen Lockergesteinen ist die Granulometrie des Bodens. Dieser Einfluss der Granulometrie auf die Bodenkonditionierung wurde von Freimann, 2021 untersucht und durch einen empirisch-analytischen Ansatz zur Abschätzung der Bodenkonditionierung quantifiziert. Über die Auswertung von Slump- Tests an Feinsand, Sand und feinkiesigem Sand konnte ein Modell zur Abschätzung des Konditionierungsbedarfs bzw. der Schauminjektionsrate für eine adäquate Verarbeitbarkeit nach Budach, 2012 entwickelt werden.

Ziel dieser Arbeit ist es, den Ansatz nach Freimann für die Anwendung von Mittelsand, feinsandigen Mittelsand und mittelsandigen Grobsand für verschiedene Setzmaße zu validieren. Weiterhin soll die Interaktion der Boden-Schaum-Gemische untersucht sowie ein Konditionierungskonzept hinsichtlich der Schauminjektionsrate entwickelt werden.

Lehrstuhl und Betreuer

Lehrstuhl für Tunnelbau, Leitungsbau und Baubetrieb
(Prof. Dr.-Ing. Markus Thewes)

Lehrstuhllogo

Betreuung

M. Eng. Nils Gramlich, M. Sc. Marius Schröer, Dr.-Ing. Sascha Freimann